Drone à imprimer – EADS Innovation Works présente la technologie ALM à Farnborough

Farnborough10 juillet 2012

  • Le procédé ALM (Additve Layer Manufacturing) permet de réduire les coûts
  • Des drones personnalisables grâce à la technologie ALM
  • Un drone portable conçu par les étudiants de l’Université de Leeds
  • Appliquée à la voilure, la technologie ALM réduit la traînée et donc la consommation de carburant

A l’occasion du salon aéronautique de Farnborough, EADS Innovation Works présente un prototype de drone portable construit selon le procédé de fabrication ALM (Additive Layer Manufacturing), également appelé impression 3D. L’aéronef d’une envergure d’environ 1,5 mètre a été conçu par des étudiants de l’Université de Leeds. Ce petit drone portable est contrôlable sur une courte distance par l’intermédiaire d’une liaison vidéo sans fil. Alimenté par des batteries, il pourrait être employé dans le cadre de missions de surveillance, de recherche et sauvetage ou de gestion de catastrophe.

L’application de la technologie ALM dans la fabrication d’un drone de petite taille ouvre de nouvelles possibilités en matière d’optimisation aérodynamique, telle la torsion, dont la réalisation est difficile et coûteuse pour un appareil de cette taille. Il est possible d’« imprimer » divers types d’ailes détachables dans des délais relativement courts, afin d’adapter le drone aux différents besoins de missions spécifiques.

Quatre étudiants de la faculté d’ingénierie de l’Université de Leeds ont développé le concept initial du drone, créé le design et effectué l’analyse aérodynamique sous la direction de Martin Muir, expert d’EADS. Pour tirer profit de la technologie ALM, les étudiants ont réalisé une conception détaillée de la voilure grâce à l’optimisation topologique et aérodynamique. Le procédé permet la fabrication d’une voilure optimisée en termes de poids, d’aérodynamique et de stabilité, tout en maintenant les coûts de production à un niveau faible. Les tests effectués ont assuré l’optimisation de angle d'incidence et de l’angle de torsion. Le coût de fabrication d’éléments aussi complexes pour un petit drone est normalement trop élevé. Le procédé ALM permet, par exemple, de produire à un prix raisonnable plusieurs voilures sur mesure pour des missions spécifiques.

Les étudiants ont également réalisé une analyse de stabilité et de contrôle de l’ensemble du système et formulé des instructions d’assemblage à l’intention de l’imprimerie. Une version métallique apte au vol verra le jour dans les installations ALM d’EADS Innovation Works UK à Filton. La fabrication de cet aéronef s’effectuera au moyen du procédé novateur de frittage laser de poudre métallique (Direct Metal Laser Sintering – DMLS). Le drone en plastique présenté à Farnborough est une pièce d’exposition vouée uniquement à la démonstration des caractéristiques conceptionnelles réalisables grâce à la technologie ALM.

Le drone est conçu de sorte à intégrer les futurs systèmes de propulsion tels que les piles à combustible à hydrogène légères (Lightweight Hydrogen Fuel Cell – LwHFC) actuellement en cours de développement dans les laboratoires d’EADS Innovation Works. Remplacer les systèmes de batterie existants par des LwHFC permettrait d’augmenter l’autonomie du drone de deux heures à environ six heures en vol continu. Le dimensionnement et l’optimisation du fuselage et de la voilure du drone ont été réalisés dans l’optique d’une utilisation future des LwHFC, ce qui explique les grands espaces ouverts et le profile large des ailes.

Le procédé de fabrication ALM révolutionnaire s’appuie sur les principes du prototypage rapide et permet de créer des objets uniques en fusionnant des matériaux à l’état poudreux comme le métal (titane, acier inoxydable ou aluminium), le nylon ou le plastique renforcé de fibres de carbone. EADS a développé le concept jusqu’au stade où il est possible de manipuler des métaux, du nylon et des plastiques renforcés de fibres de carbone à un niveau moléculaire, et ce, de manière à rendre cette technologie compatible avec des applications aéronautiques critiques en termes de contraintes et de sécurité. Comparé aux composants usinés classiques, les éléments confectionnés par ALM sont jusqu’à 65 % plus légers pour une résistance égale. En termes simples, le composant est conçu sur un ordinateur qui dirige un laser haute puissance sur un matériau à l’état poudreux et le fusionne en une forme solide, superposant de fines couches du matériau structurel sélectionné, jusqu’à l’obtention de la forme finale de l’objet. Avec des applications en amont pour la fabrication d’équipements et outillage chez Airbus et la mise en oeuvre d’applications aériennes par Eurocopter et Astrium, le développement de l’ALM mobilise l’ensemble du Groupe EADS, sous l’impulsion du centre de recherche d’EADS au Royaume-Uni, qui dirige les activités ALM du Groupe.

EADS présente sur son stand une autre pièce novatrice fabriquée au Royaume-Uni selon le procédé ALM : un dispositif de flux laminaire qui se fixe sur les bords d’attaque de la voilure afin de générer un flux laminaire sur de grandes sections d’aile en flèche, en supprimant la couche limite turbulente de l’écoulement dans la zone de raccordement sur le bord d’attaque de l’aile. Réduisant la traînée due au frottement superficiel par rapport au flux turbulent, le flux laminaire diminue la consommation de carburant.

La technologie ALM autorise la production de profils aux contours complexes à un coût réduit. Le dispositif monté sur la maquette exposée à Farnborough est fabriqué à partir du matériau ScalmalloyRP développé par EADS, qui présente des propriétés mécaniques exceptionnelles, très utiles dans la production de structures aux profils complexes.

A propos d’EADS

EADS est un leader mondial de l’aéronautique, de l’espace, de la défense et des services associés. En 2011, le Groupe – qui comprend Airbus, Astrium, Cassidian et Eurocopter – a dégagé un chiffre d’affaires de 49,1 milliards d’euros avec un effectif plus de 133 000 personnes.

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