L’analyse du cycle de vie d’un support de moteur d’avion démontre l’importance de l’allègement grâce à la fabrication additive
ROCHESTER, New York–(BUSINESS WIRE)–L’Additive Manufacturer Green Trade Association (« AMGTA »), un groupe de pression mondial axé sur le développement et la promotion de pratiques durables dans le secteur de la fabrication additive, a annoncé aujourd’hui la publication de sa première étude indépendante, intitulée « Comparative LCA of a Low-Pressure Turbine (LPT) Bracket by Two Manufacturing Methods ». Le rapport, commandé par l’AMGTA et rédigé par le Golisano Institute of Sustainability du Rochester Institute of Technology, a analysé un support de turbine basse pression de l’aérospatiale commerciale par le biais d’une analyse du cycle de vie (« ACV »), évaluant à la fois (i) l’impact comparatif de la fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre (« LPBF ») par rapport à la fabrication traditionnelle du support et (ii) l’impact d’une réduction de poids de plus de 50 % du support sur la durée de vie de l’avion. Bien que le résultat final comparatif n’ait pas permis de déterminer quelle méthode de fabrication consommait le plus d’énergie, les résultats ont confirmé l’impact considérable de l’allègement des moteurs et des fuselages d’avions commerciaux sur les émissions de carbone.
Les points importants de l’ACV sont les suivants :
- Méthode de fabrication non concluante. À l’aide de trois méthodologies distinctes, l’ACV n’a pas permis de déterminer quelle méthode de fabrication (traditionnelle ou additive) consommait le plus d’énergie. Dans l’ensemble, ce résultat neutre représente une amélioration par rapport aux études précédentes qui montraient une consommation d’énergie plus élevée dans la fabrication des LPBF par rapport aux méthodes traditionnelles.
- Importance du bouquet énergétique. L’étude a révélé que le facteur le plus important pour déterminer la durabilité de la production était, de loin, le bouquet énergétique d’une installation de fabrication sur le lieu de production, et le fait que ce réseau énergétique ait été produit par des moyens durables.
- Impact exceptionnel sur l’allègement des avions. L’étude a clairement montré que l’allègement des composants d’un avion grâce à la conception par fabrication additive permettait de réduire considérablement les émissions de carbone pendant toute la durée de vie de l’avion, avec une réduction de 13 376 kg pour chaque kg d’allègement.
- En général, la fabrication additive a produit une pièce plus durable. L’impact de l’allègement a été sans conteste le facteur le plus important pour déterminer que les composants produits par la fabrication additive sont plus durables qu’une pièce conçue et fabriquée de manière traditionnelle.
« La publication de cette ACV à comité de lecture – la première du genre – représente une étape importante pour l’AMGTA », a déclaré Sherri Monroe, directrice exécutive de l’AMGTA. « Pour la première fois, nous sommes en mesure de publier des résultats tangibles démontrant l’importance de la conception dans la fabrication additive par rapport aux méthodes traditionnelles. Cette étude démontre le véritable impact que la fabrication additive peut avoir sur la conception des avions et des moteurs du futur, et augure bien de l’utilisation de stratégies similaires dans d’autres industries et programmes ».
L’étude d’une durée de deux ans a analysé les deux supports à l’aide de trois méthodes d’ACV, notamment la méthode du point médian ReCiPe 2016 version 1.1, la méthode de la demande énergétique cumulée v1.11 et la méthode du PRG100 2021 du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Deux des trois méthodes ont indiqué que, du point de vue de la fabrication stricto sensu, le support traditionnel nécessitait moins d’énergie pour sa production, tandis qu’une autre méthode a indiqué que la version en fabrication additive produisait moins de dioxyde de carbone. Dans tous les cas, cependant, les résultats ont montré que le bouquet énergétique du réseau électrique sous-jacent avait un effet considérable sur la durabilité du processus de fabrication. L’ACV a été réalisée conformément à la norme ISO 14040:2006(E) et a été soumise à un comité de lecture par EarthShift Global.
Le support sous-jacent, qui est l’un des 12 supports présents sur chacun des deux moteurs à turbine GE Aviation CF6-80C2B6F équipant un Boeing 767, fixe une rampe de distribution carburant au boîtier externe du module de turbine basse pression du moteur. L’AMGTA a fait ce choix parce qu’il s’agit d’une pièce relativement simple, facilement accessible et localisable. La conception et la fabrication additive du support ont été réalisées par Sintavia, LLC à Hollywood, en Floride, et imprimées sur une imprimante M290 d’EOS GmbH à l’aide de poudre Inconel 718 de Höganäs AB. La pièce traditionnelle a été fabriquée par un atelier d’usinage situé dans le Tennessee, à l’aide d’un processus CNC. Le support en fabrication additive optimisé était plus léger de 50 %, soit 0,063 kg, par rapport à la version originale. Selon Sintavia, le support optimisé a dépassé le support traditionnel en termes de propriétés mécaniques, avec une durée de vie accrue en dépit de son poids réduit.
Si le choix du support de turbine basse pression a permis de démontrer très simplement comment l’allègement pouvait fonctionner sur un moteur d’avion, l’AMGTA estime que les leçons tirées de l’ACV actuelle pourraient être encore plus largement adoptées par les avionneurs et les motoristes pour plusieurs systèmes mécaniques. En outre, l’allègement des méthodes de transport à l’aide de la technologie de conception additive ne se limite pas à la fabrication additive par LPBF, car d’autres technologies additives (notamment le jet de liant, le dépôt sous énergie concentrée et l’impression de polymères) peuvent également éliminer l’excès de poids dans les véhicules, les avions et les navires.
« Cette étude souligne l’importance de l’utilisation de la fabrication additive pour développer des pièces et des composants optimisés qui ont été allégés grâce à la technologie de la fabrication additive », a déclaré Brian Neff, CEO de Sintavia et président de l’AMGTA. « Aucune autre technologie commerciale actuellement viable n’offre un impact aussi immédiat sur les émissions de carbone comme l’allègement des pièces d’avion par fabrication additive, et nous disposons maintenant de données vérifiées de manière indépendante et soumises à comité de lecture qui le prouvent. Nous sommes impatients de travailler avec Boeing, GE et tous les équipementiers de l’industrie qui cherchent à libérer le potentiel durable de la fabrication additive sur les plateformes existantes et à venir ».
« Les deux phases de cette étude – production et utilisation – ont des implications qui vont bien au-delà de ce support, de cet avion ou de ce secteur manufacturier spécifique », a ajouté Sherri Monroe. « La différence négligeable des impacts environnementaux pendant la phase de production, combinée aux avantages de la production à la demande – quand vous le voulez, où vous le voulez, comme vous le voulez – pour fournir des chaînes d’approvisionnement plus résilientes, efficaces et durables, a des implications significatives sur l’écosystème de fabrication pour fournir des solutions plus durables ».
« Si cette étude a des implications immédiates sur la fabrication des moteurs et des fuselages d’avions, les résultats de la phase d’utilisation s’appliquent à toute partie d’un avion susceptible d’être allégée – systèmes mécaniques, sièges, chariots de service, galleys – et, bien au-delà des avions, à tout équipement entraîné par un moteur – véhicules, navires, trains, robots – bien que les besoins énergétiques de l’aérospatiale en fassent le bénéficiaire le plus important, le plus évident et le plus immédiat ».
L’AMGTA indique qu’elle prévoit de publier d’autres études indépendantes au cours de l’année 2023. Des informations complémentaires sur l’ACV sont disponibles sur le site Web de l’AMGTA, www.amgta.org.
À propos de l’AMGTA
L’AMGTA a été lancée en 2019 pour mieux comprendre et promouvoir les avantages environnementaux de la fabrication additive dans l’ensemble de l’économie mondiale. Les membres de l’AMGTA représentent l’ensemble du spectre de la fabrication – de la conception et matières premières aux produits finaux et utilisateurs – orientés vers l’innovation de produits meilleurs, plus durables et plus avantageux sur le plan financier grâce aux meilleures pratiques de fabrication additive. Pour de plus amples informations, veuillez contacter Sherri Monroe ou consulter le site à l’adresse suivante www.amgta.org.
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