MyShape, l’outil de conception d’Airbus créé pour l’impression 3D

L’édition 2016 du forum 3DExperience organisé par Dassault Systèmes fut l’occasion pour Airbus de dévoiler un outil spécialement développé par l’éditeur français pour l’avionneur : MyShape. Il s’agit d’un nouvel outil de conception 3D imaginé pour tirer les capacités de fabrication de l’impression 3D. L’outil remet en cause l’approche paramétrique traditionnelle puisqu’il s’appuie sur le calcul numérique pour créer la meilleure pièce possible en fonction des contraintes fixées. Les algorithmes dessinent des pièces plus légères et les gains de productivité sont spectaculaires.

Airbus utilise l’impression 3D depuis maintenant 2 ans

Dominique Moreau, VP Head of airframe technical Authority chez Airbus était présent sur la scène du forum 3D Experience afin de présenter la stratégie de l’industriel vis-à-vis de l’impression 3D. Celui qui est responsable de la conception des structures des avions de lignes européens, a expliqué l’intérêt des techniques de fabrication additives pour l’avionneur : « L’impression 3D est une technologie émergente qui, pour la première fois, permet d’obtenir un gain de coût et un gain de masse. Généralement, quand on est ingénieur en aéronautique, on choisit soit des produits très performants comme les composites qui sont chers à fabriquer, soit des produits moins coûteux ,mais moins performants » a souligné Dominique Moreau. « Avec l’impression 3D, on gagne sur le coût car on n’utilise que la matière dont on a besoin et on gagne aussi en masse car on peut faire des pièces très très complexes. » Cette capacité de produire des pièces dont la forme n’est pas limitée par les contraintes de production va bouleverser la manière dont seront dessinées les pièces de structure des avions de demain. « Le design des pièces est impacté car nous n’avons pratiquement plus de limites sur la forme que l’on peut donner à ces pièces et on s’approche de ce que l’on nomme le bionic design, on imite de plus en plus la nature qui est très performante pour optimiser ses designs puisqu’ils sont le fruit d’une évolution de plusieurs milliers d’années. Avec l’impression 3D, on peut faire des pièces qui intègrent des articulations, et on peut aussi créer des pièces creuses comme l’est le squelette des oiseaux. »

Un millier de pièces produites par impression 3D dans chaque Airbus A350

De l’aveu de Dominique Moreau, l’Airbus 350, l’avion le plus moderne de la gamme de l’avionneur, environ 1.000 sont produites en impression 3D. « Ce sont principalement des pièces en plastique et dès le début de l’année nous allons passer à des pièces structurales, réalisées en titane. Pour développer ces pièces, il nous fallait un outil performant et nous avons eu une discussion avec Dominique Florack (Directeur Général Adjoint en charge de la Recherche et du Développement chez Dassault Systèmes) en leur disant qu’avec Catia, Abaqus, un outil d’optimisation de formes, mais ce dont nous avons besoin, c’est un outil qui intègre le tout, un outil qui brise les frontières entre spécialistes. Dans notre industrie nous faisons travailler des gens très spécialisés autour des outils qui étaient disponibles. Nous voulions un outil end-to-end qui puisse être utilisé par des gens beaucoup plus polyvalents. »
Airbus a rédigé le cahier des charges de cet outil pendant l’été 2014 et c’est Dassault Systèmes, déjà bien implanté chez Airbus avec Catia, qui a emporté l’appel d’offres. A l’issue d’un an et demi de travail, les développeurs de Dassault Systèmes ont livré une version beta de l’outil qui a été baptisé MyShape. Comme l’a détaillé sur scène Dominique Moreau, le concepteur définit la zone 3D que pourra occuper la pièce dans l’avion, établi ses points de contact avec les éléments de structures environnants puis les différentes contraintes qu’elle devra assurer. Ensuite, c’est le logiciel qui dessine la pièce. MyShape exploite les algorithme de calcul des structures existants d’Airbus afin de réaliser le calcul de la pièce optimale. « Le logiciel intègre à la fois des fonctions de design et des fonctions de simulation. Il réalise une optimisation de formes sur des critères donnés comme les performances attendues, la masse en prenant en compte la résistance attendue pour la pièce, sa durée de vie par rapport aux cycles de fatigue, le logiciel optimise alors la forme de la pièce. La difficulté de l’outil, c’est qu’à partir du maillage, qui provient de l’optimisation de forme, c’est de recréer le solide 3D Catia exploitable pour qu’ensuite on puisse lancer la pièce en fabrication. C’était la complexité et nous avons là un outil qui est très performant. » L’outil propose plusieurs solutions au dessinateur, notamment une solution optimisée mais compatible avec une fabrication par fraisage ou encore une pièce plus performante encore mais qui ne pourra être fabriquée que par impression 3D.
Arrivé en fin de phase Beta, le logiciel a commencé à être déployé auprès d’une centaine d’utilisateurs le 12 décembre 2016 avant un déploiement plus large chez l’avionneur et ses partenaires si l’outil tient ses promesses.

Le temps de conception d’une pièce a été divisé par 4 !


Car au chapitre des gains apportés par le logiciel MyShape, les chiffres présentés par Dominique Moreau sont spectaculaires. « Aujourd’hui, nous estimons que le gain de temps atteint est d’un facteur 4. Le gain de masse est de l’ordre de 20 à 30%. Les perspectives de cette technologie sont diverses. Aujourd’hui nous réalisons des pièces en plastique mais nous venons de qualifier l’utilisation du titane et nous voudrions faire des pièces en aluminium. Nous devons encore régler le problème de la déformation des pièces lors de l’impression. Nous voulons donc intégrer à notre outil une prévision de la déformation. »
Désormais, l’heure est a la montée en puissance de l’impression 3D chez Airbus, avec notamment le montage de pièces métal sur l’A350 en 2017. Reste encore de nombreux progrès à faire du côté des imprimantes. Comme sans doute tous les industriels, Dominique Moreau souhaite des machines de plus grandes tailles, plus rapides afin de produire de plus grandes pièces de structure. Il pousse aussi les constructeurs d’imprimantes à une standardisation de leurs machines, notamment afin de rendre l’interfaçage entre les logiciels tels que MyShape et leurs imprimantes plus simple. Ces limites posées, le vice-président d’Airbus reste enthousiaste quant à l’impression 3D et son impact dans l’industrie aéronautique : « Cela change la façon dont on conçoit les avions puisque nous n’avons pratiquement plus de limites à la complexité. Cela va aussi changer aussi le système industriel puisque pour fournir des pièces de rechange aux compagnies aériennes on n’aura plus besoin de hangars avec des milliers de m2 de stockage, nous n’aurons plus besoin d’envoyer des pièces à l’autre bout du monde pour une compagnie aérienne qui va devoir attendre le dédouanement des pièces, payer des droits de douane. Cela va changer aussi notre business model car une partie de notre chiffre d’affaires est généré aujourd’hui par les pièces détachées. Nous allons devoir trouver un nouveau modèle avec les compagnies aériennes afin qu’elles trouvent toujours une plus-value à nos commandes des pièces plutôt que de scanner les pièces de leur avion et les imprimer elles-mêmes. »

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