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Des étudiants réalisent des tests en soufflerie sur des maquettes d'avions

Des étudiants réalisent des tests en soufflerie sur des maquettes d'avions


« Chaque pièce que nous créons a besoin de maintenir des tolérances les plus étroites pour s’adapter et fonctionner correctement. Le matériau ABS est idéal. »
Chris smith, Embry-Riddle Aeronautical University

L’ingénierie prend son envol

Rien n’inspire autant l’ingéniosité humaine que l’aviation. L’Embry-Riddle Aeronautical University (ERAU) est l’endroit où les rêves de la « Wild Blue Yonder » prennent leur envol pour des milliers d’étudiants chaque année. Avec plus de 33 programmes du premier cycle – dont le génie mécanique, le génie aéronautique et le génie électrique – ERAU est considéré comme l’un des premiers établissements de l’ingénierie appliquée aux Etats-Unis.

Un aspect crucial du génie aérospatial est le test en soufflerie qui permet de déterminer la stabilité et les propriétés aérodynamiques d’un objet en vol. Bien que la conception assistée par ordinateur ait changé la création des modèles de soufflerie au cours des 20 dernières années, la plupart des fabricants ont encore fabriqué leurs modèles 3D à la main. Cette étape supplémentaire rajoute des jours au calendrier et les étudiants passent à côté de l’expérimentation si précieuse de la transformation de leurs conceptions en modèles 3D.

« Nous avons enseigné le dessin assisté par ordinateur (DAO) et le dessin industriel pendant des années, mais jusqu’à récemment n’avons eu aucun moyen de produire un modèle en utilisant ces fichiers numériques », a déclaré Chris Smith, responsable du laboratoire de la faculté d’Ingénierie de l’ERAU. « Nous avons conçu des outils, des pièces et des véhicules sur des ordinateurs pendant plus de deux décennies, mais nous voulons que les élèves aillent plus loin que la phase de conception. »

Avec presque toutes les conceptions actuelles qui sont créées par ordinateur, Smith n’a pas pensé qu’il serait judicieux de tenir dans les mains des modèles et des outillages. Pourtant, le processus de fabrication devait être suffisamment simple pour les élèves ingénieurs – qui ne sont pas des machinistes ni des soudeurs qualifiés – pour créer un campus dans le délai convenu. Apprendre comment une conception CAO se transforme en une pièce fabriquée est une phase importante du programme d’études pour les étudiants. Cela les aide à comprendre comment les tolérances et les ajustements sont essentiels pour la fabrication de pièces aéronautiques.

« Nous avons sculpté des modèles de soufflerie dans du bois d’acajou, mais nous avons vite réalisé que nous avons besoin d’avoir notre propre machine pour le faire rapidement et à faible coût », a déclaré Smith.

Précision et durabilité

Smith et son équipe ont d’abord acheté une imprimante 3D d’une marque concurrente, mais ont vite découvert les limites de travailler avec un matériau moins durable, conçu pour une utilisation dans les affichages et les modèles architecturaux plutôt que pour des pièces de fabrication.

« Nous avons acheté un dispositif d’usinage qui utilise un matériau bon marché ressemblant à du plâtre pour les modèles », a dit Smith. « Mais nous avons réalisé qu’il n’était pas idéal dans ce que nous voulions faire – la surface de finition rugueuse ne permettrait pas de réaliser des tests de précision en soufflerie, et le matériau lui-même était trop fragile pour fabriquer des pièces fonctionnelles. »

Smith a commencé à étudier d’autres solutions d’impression 3D et a appris l’existence de l’imprimante 3D Dimension grâce à Phoenix Analysis and Desing Technologies (PADT), un spécialiste local des solutions de prototypage rapide et des services de génie mécanique. Smith et son équipe ont envoyé plusieurs fichiers CAO à la société. Celle-ci a produit des échantillons en utilisant du plastique ABS durable et les a apportés lors d’une réunion à l’ERAU. Le matériau ABS est souvent utilisé dans le secteur industriel en raison de sa dureté supérieure, sa brillance, sa ténacité et ses propriétés d’isolation électriques. Ce qui n’est pas le cas des autres plastiques.

« Nous mettons l’accent sur le besoin d’avoir de la précision lorsque nous concevons des pièces pour des aéronefs ou des engins spatiaux », a déclaré Smith, « et à quel point chaque pièce que nous créons a besoin de maintenir des tolérances les plus étroites pour s’adapter et fonctionner correctement ». Le matériau ABS est idéal pour ce genre de précision, car faire des ajustements ou apporter une touche de finition ne peut pas se faire avec des machines-outils ou en métallurgie.

Quelques mois seulement après l’achat de l'imprimante 3D Dimension, Smith et son personnel ont acheté une seconde imprimante 3D Dimension – un 1200es – non seulement parce que la première a été utilisée 24/7, mais aussi parce qu’ERAU doit rester à jour sur les technologies les plus avancées dans les domaines de l’enseignement. Smith est sur le point d’ajouter une troisième imprimante 3D Dimension dans son département pour répondre à la forte demande.

Les imprimantes 3D Dimension restent l’une des « attractions » les plus populaires au sein du département d’ingénierie. Elles fascinent les étudiants et les visiteurs du campus. Les machines sont si connues que Smith a dû restreindre l’accès des étudiants aux machines uniquement pour les projets « essentiels ».

« L’impression 3D est une partie essentielle de notre dernier cours de génie aérospatial. La technologie incite les élèves à dessiner et concevoir en CAO de façon plus efficace », a déclaré Smith. « Bien qu’il soit très tentant de faire des choses amusantes, nous ne permettons pas aux gens d’utiliser les imprimantes 3D Dimension pour rien, mais pour le prototypage et la fabrication de modèles. Nous voulons garder cela secret. Or chaque département de l’Université réclamerait son utilisation. »