Première mondiale pour Naval Group
/Naval Group équipe un navire de la Marine nationale d’une hélice issue de la fabrication additive
Naval Group a fabriqué cette hélice nouvelle génération, réalisée par procédé de fabrication additive métallique. L’hélice, aujourd’hui montée sur un chasseur de mines tripartite est déjà parti en opération et va accompagner le navire dans toutes ses missions opérationnelles.
Il s’agit d’une première mondiale pour un navire militaire et le champ d’application en sera prochainement défini: maintien en condition opérationnelle et remplacement sur des navires existants et/ou montage direct sur des navires futurs, etc.
Le chasseur de mines “Andromède” fait partie des dix chasseurs de mines de la Marine Nationale.
Cette première mondiale est le fruit d’une cooopértaion entre Naval Group, la direction du soutien de la flotte de la Marine Nationale, le bureau Veritas et l’écosystème de Naval-Group.
2020 pour Naval Group : de l’innovation à l’industrialisation
Naval Group dispose d’une capacité unique dans la fabrication additive métallique (procédé de fabrication par empilement de couches successives de matière) leader sur le procédé dépôt fil avec la réalisation de pièces de grande dimension, comme c’est le cas par exemple pour l’hélice en cupro-aluminium (1,5 tonnes / 2,5 mètres de diamètre), installée sur un chasseur de mines de la Marine nationale. Naval Group, seul industriel au monde capable de maîtriser la fabrication additive métallique appliquée à des pièces de grandes tailles.
Naval Group investit depuis 2015 dans les trois procédés de fabrication additive métallique :
- la projection de poudre ;
- la fusion laser sur lit de poudre ;
- le dépôt de fil métallique. Le procédé par dépôt de fil consiste à déposer la matière par fusion de fil métallique. Ce procédé permet de réaliser des pièces de grandes dimensions aux formes complexes.
Aujourd’hui, Naval Group a introduit les nouvelles technologies de fabrication additive sur l’ensemble de ses sites de production.
Les procédés organiques sont aujourd’hui déjà présents dans tous les sites, pour la réalisation de prototypes ou la fabrication d’outillages, ainsi que pour la production de pièces de rechange, non critiques à ce stade des développements. La direction Services s’y intéresse également pour commercialiser à l’avenir une solution complète d’impression 3D au plus près du navire ou à bord.
Le procédé métallique de fusion laser sur lit de poudre a été lancé sur le site Naval Group d’Angoulême-Ruelle en 2020.
Le site de Nantes-Indret dispose quant à lui dispose de la technologie de dépôt de fil métallique. Le site dispose de 2 moyens industriels, une cellule robotisée dépôt fil pour la R&D servant au dé-risquage des pièces (qualification du procédé /prototypes) et une cellule robotisée dépôt fil pour la production. La 1ère cellule robotisée dédiée à la R&D permet la mise au point des paramètres d'impression du procédé par dépôt fil, la caractérisation des matériaux en vue de leur qualification, et la réalisation de démonstrateurs d'ébauches métalliques. La cellule robotisée dédiée à la production est de très grande capacité, la plus grande machine fabrication additive métallique d’Europe (8mx12m) permettant de fabriquer des pièces jusqu'à 5 tonnes et 3,5 mètres de diamètre.
La fabrication additive génère des gains variés
La production d’un élément en fabrication additive assure une plus grande efficacité que les procédés traditionnels puisqu’elle permet aux opérations de contrôle d’avoir lieu immédiatement, réduisant ainsi les délais de fabrication. En effet, la fabrication additive permet de travailler avec un jumeau numérique. Il est donc possible de suivre en temps réel la bonne exécution de la fabrication. S’il y a un défaut, il est détecté immédiatement. C’est tout le contraire avec un usinage classique puisque dans ce cas, les contrôles ont lieu a posteriori.
La fabrication additive réduit aussi les délais de fabrication grâce à l’absence de délais d’approvisionnement des matières premières. Dans le cas de la fabrication d’une hélice traditionnelle, il faut environ 18 mois pour approvisionner la matière d’une pièce forgée. En fabrication additive, l’approvisionnement est immédiat puisqu’il y a toujours sur place des futs de matière première disponible, ce d’autant plus que Naval Group a pour cela des fournisseurs agiles.
La fabrication additive permet également de réaliser des gains de matière puisqu’elle permet de limiter le nombre d’éléments constituant un équipement.
Cette technologie ouvre aussi le champ des possibles en conception, grâce à la chaîne numérique complète de conception-réalisation des propulseurs qui offre aux concepteurs des opportunités nouvelles sur des formes plus complexes ou des concepts creux.
Cette méthode de production améliore l’organisation industrielle du groupe puisque les étapes de fabrication et les étapes d’assemblage sont réduites.
Enfin, le client bénéficie également des avantages de la fabrication additive. Le contrôle direct de la fabrication additive permet d’obtenir un résultat sans défaut. Les pièces fabriquées présentent moins de risque de propagation d’une fissure ou de fatigue. Elles sont plus résilientes et endurantes. La fabrication additive présente aussi des opportunités en termes de rechanges. Ainsi, une hélice issue de la fabrication additive est entièrement réparable, ce qui n’est pas le cas pour l’hélice issue d’un procédé traditionnel. En effet, le dépôt de fil peut être refait sur n’importe quelle partie de la pièce ou au moins la reproduire très rapidement. Cela donne donc beaucoup plus d’agilité pour le maintien en condition opérationnelle et permet une meilleure disponibilité des pièces de rechange.
Le métier de soudeur ne disparaitra pas pour autant mais certains soudeurs vont être formés à la maitrise et au pilotage de robots.
Naval Group va investir 7 millions d’euros en faveur de la fabrication additive métallique en 2021.
Naval Group et l’Ecole Centrale Nantes mènent ensemble, avec le soutien de l’Union Européenne, des recherches pour sans cesse améliorer cette capacité unique. Au sein du laboratoire commun de recherche (le Joint Laboratory of Marine Technology) de l'Ecole Centrale de Nantes et Naval Group, une seconde pale creuse de propulseur a été créée (dans le cadre du projet H2020 RAMSSES financée par l’UE). Des recherches conjointes sont également menées en faveur de l’amélioration de la maîtrise du procédé de fabrication, concernant à la fois les conditions de dépôt (5 axes) et de fermeture (sans support).
Aujourd’hui, des études sont menées sur de nombreux cas d’usage notamment sur le procédé de fabrication additive poudre : échangeurs de grandes dimensions, mais aussi équipements nucléaires qui pourront intégrer les navires et sous-marins de nouvelle génération.
Naval Group commence aujourd’hui une période de démonstration auprès de ses clients internationaux pour leur montrer tout l’intérêt de la fabrication additive de pièces pour des navires militaires…
Crédits photos : Naval Group
