Certification du processus d'impression 3D et contrôle qualité des composants légers de l'aérospatiale

Caractéristiques des applications d'impression 3D en aérospatiale

L'aérospatiale est le domaine le plus difficile et le plus précieux pour l'application de la technologie d'impression 3D. Les pièces d’aviation sont extrêmement sensibles au poids et la conception légère est une quête éternelle. Les processus de fabrication traditionnels sont limités par les parcours d'outils et les formes des moules, ce qui rend difficile la fabrication de structures complexes. La technologie d'impression 3D dépasse les limites des processus traditionnels et peut réaliser la fabrication de concepts de conception avancés tels que l'optimisation de la topologie, la structure en treillis et la conception intégrée. Les pièces aérospatiales ont des exigences extrêmement élevées en matière de performances des matériaux, de précision de fabrication et de stabilité de la qualité, et tout défaut peut avoir des conséquences catastrophiques. Par conséquent, le domaine aérospatial a établi des systèmes stricts de certification des processus et de contrôle de la qualité pour la technologie d’impression 3D.

Système de certification et de traçabilité des matériaux

Les matériaux d'impression 3D utilisés dans l'aérospatiale nécessitent une certification matérielle stricte. Le premier concerne les tests de performance des matériaux, comprenant l'analyse de la composition chimique, les tests de propriétés mécaniques (traction, compression, flexion, impact, fatigue, etc.) et les tests de propriétés physiques (densité, dureté, conductivité, etc.). La deuxième étape est la vérification de l'applicabilité du processus pour vérifier les performances d'impression et les performances des pièces du matériau selon les paramètres de processus cibles. Le troisième est la vérification de la cohérence des lots pour garantir que les performances des matériaux des différents lots sont stables. Le système de traçabilité des matériaux exige que chaque lot de matériaux ait une identification unique et que l'ensemble du processus depuis l'approvisionnement en matières premières, l'entreposage, l'utilisation jusqu'à la fabrication des pièces soit traçable. Le stockage des matériaux nécessite des conditions environnementales contrôlées pour empêcher la dégradation ou la contamination des matériaux. Le recyclage des matériaux doit également être strictement contrôlé, et une limite d'utilisation et un mécanisme de contrôle des performances doivent être établis.

Processus de certification des paramètres du processus

La certification des paramètres du processus d'impression 3D est la clé pour garantir une qualité stable des pièces. Le processus de qualification comprend généralement : le développement des paramètres, la détermination de la fenêtre optimale des paramètres de processus grâce à la conception d'expériences (DOE). Le verrouillage des paramètres détermine la plage des paramètres de certification et toute modification nécessite une recertification. Production d'essais de pièces, impression d'un certain nombre de pièces d'essai selon des paramètres certifiés. Tests de performances : effectuez des tests de performances complets sur les pièces prototypes, y compris la taille, la densité, les propriétés mécaniques, les tests non destructifs, etc. Le contrôle statistique des processus (SPC) établit des indicateurs d'évaluation de la capacité du processus pour garantir la stabilité du processus. La certification des processus doit être effectuée conformément aux exigences du système de gestion de la qualité aérospatiale telles que AS9100, et les documents de certification doivent être soumis aux clients ou aux agences de réglementation pour examen et approbation. Toute modification de paramètre après la certification est soumise à un processus de contrôle des modifications.

Tests de qualité et tests non destructifs

Les tests de qualité des pièces imprimées en 3D pour l'aérospatiale comprennent des tests destructifs et des tests non destructifs. Les tests destructifs sont utilisés pour la certification des processus et l'inspection par échantillonnage de lots, y compris les tests de propriétés mécaniques, l'analyse métallographique, l'analyse de la composition chimique, etc. Les tests non destructifs sont un élément d'inspection incontournable pour chaque pièce en production de masse. Les méthodes couramment utilisées comprennent : la tomodensitométrie industrielle pour détecter les pores internes, les fissures, les inclusions et autres défauts. Tests par ultrasons pour détecter les défauts internes sur de grandes surfaces. Ressuage pour détecter les défauts d’ouverture de surface. L'inspection aux rayons X détecte les défauts internes dans des pièces spécifiques. Contrôle dimensionnel, à l'aide d'une machine à mesurer tridimensionnelle ou d'un scanner optique pour mesurer les dimensions des pièces. Les résultats des tests doivent être comparés aux normes d'acceptation et les produits non qualifiés doivent être examinés et traités.

Approbation de conception et certification de navigabilité

Les pièces aéronautiques doivent obtenir une certification de navigabilité avant de pouvoir être installées et utilisées. L'approbation de la conception nécessite la soumission des dessins de conception des pièces, des spécifications des matériaux, des procédures de processus, des rapports d'essai et d'autres documents pour prouver que la conception répond aux exigences de navigabilité. L’approbation de la fabrication nécessite la preuve que les capacités de fabrication peuvent produire de manière stable des pièces conformes à la conception. La certification de navigabilité des pièces est un processus complexe qui nécessite une coopération étroite entre le demandeur et l'autorité de navigabilité. En tant que technologie de fabrication émergente, l’impression 3D a une expérience relativement limitée en matière de certification de navigabilité, et davantage de cas d’application et de données doivent être accumulés. Il est recommandé de communiquer avec l'autorité de navigabilité dès les premières étapes du projet pour clarifier les exigences de certification et les voies à suivre afin d'éviter des retouches ultérieures.