Études de cas

Pièces métalliques maritimes fabriquées en quelques minutes : Camlock du patrouilleur Armidale de la marine royale australienne

Marine royale australienne

Défi

Démontrer la capacité de la technologie SPEE3D à produire des pièces métalliques à la demande pour la Marine royale australienne. Ces pièces doivent également répondre à des spécifications militaires, mais le processus d'impression 3D est fondamentalement différent de la fabrication conventionnelle. Les méthodes conventionnelles disposent déjà de voies établies pour obtenir ces certifications. Le défi consistait à établir une voie permettant aux pièces imprimées en 3D d'obtenir également la certification. Ce projet a été réalisé en collaboration avec l'université Charles Darwin (CDU). 

Solution

La solution a consisté à imprimer un raccord de tuyau camlock en aluminium conçu conformément aux spécifications militaires pertinentes et à faire valider cette pièce par des essais fonctionnels.

Résultats

La pièce obtenue a été validée et testée sur le terrain à bord d'un patrouilleur de classe Armidale. Les résultats positifs ont prouvé la viabilité de la production de pièces certifiables avec la technologie SPEE3D.

Principaux avantages

• Réduction du temps d'immobilisation du navire et de l'équipage de la marine.
• Rend les pièces disponibles sur demande, même en mer.
• Réduction des coûts.

Contexte

L'Université Charles Darwin (CDU) s'est associée à SPEE3D en 2017 pour former l'Advanced Manufacturing Alliance - une initiative conjointe qui vise à s'engager avec des partenaires industriels, des métiers et des universitaires pour développer des applications du monde réel, créer des procédures et des normes industrielles et stimuler le développement de matériaux pour l'impression 3D de métaux. Ce projet s'inscrivait dans le cadre des travaux en cours visant à atteindre ces objectifs.

Sélection de la pièce

L'équipe de recherche a consulté la Marine royale australienne pour identifier une pièce qui a souvent besoin d'être remplacée sur les navires de la Marine. La pièce sélectionnée est un raccord de tuyau en aluminium camlock de type C de 50 mm. Ce type de raccord est couramment utilisé sur les patrouilleurs de la classe Armidale pour attacher les tuyaux entre eux et les connecter à d'autres équipements, tels que des pompes. Ces raccords sont utilisés pour le transfert d'eau douce, d'eau usée et d'eau de mer dans les ports et pour des applications à bord, telles que la lutte contre les incendies.

L'environnement marin accélère la détérioration de ces raccords de tuyaux par la corrosion, ce qui entraîne souvent leur défaillance en service. Compte tenu de la gamme de tailles et de configurations de ces raccords, la possibilité d'imprimer des pièces de rechange appropriées, à la fois selon les besoins et sans les retards associés aux processus d'approvisionnement traditionnels, est très attrayante.

Les raccords camlock sont spécifiés conformément à la norme Mil-C-27487/A-A-59326, qui décrit les dimensions et tolérances critiques requises, les matériaux approuvés et les exigences fonctionnelles.

Validation de la solution

Conformément aux spécifications de la norme, un modèle 3D a été développé pour la géométrie de la pièce finale. Le processus d'impression, de traitement thermique et de post-usinage pour obtenir cette géométrie a été pris en compte lors de la phase de conception, et la géométrie de la pièce a été adaptée pour répondre aux contraintes du processus d'impression et des étapes de post-usinage.

Les pièces ont été imprimées à l'aide de l'imprimante LightSPEE3D en aluminium 6061, puis testées conformément aux exigences des normes identifiées. Des certificats détaillant les résultats des essais dimensionnels, les propriétés du matériau d'origine et le fournisseur, les exigences des essais fonctionnels et les résultats des essais de pression ont été produits. Les essais de pression ont été réalisés par un laboratoire d'essai externe accrédité par la NATA.

Après une évaluation interne des risques par la Marine royale australienne, les pièces ont été testées sur place par le personnel de la Marine afin de déterminer leur efficacité fonctionnelle. Le raccord imprimé en 3D a été testé dans le cadre du fonctionnement d'une pompe à incendie portable entraînée par un moteur.

Tous les essais ont montré que les performances de la pièce étaient égales ou supérieures à celles de la pièce conventionnelle moulée et usinée. Elle répondait à toutes les exigences des spécifications pertinentes et a été jugée apte à remplir sa fonction par le personnel du HMAS Broome. Le test de pression approuvé par la NATA a démontré la capacité de la technologie d'impression à obtenir des forces fonctionnelles dans des pièces "réelles" à géométrie complexe.