De 300 pièces à seulement 7 : les avantages des techniques de fabrication additive de General Electric

Apr 17, 2024

Le moteur d’avion commercial le plus gros et le plus puissant de General Electric intègre diverses techniques de fabrication additive.

Grâce aux techniques de fabrication additive, General Electric a combiné plus de 300 pièces de moteur en seulement sept sur le moteur GE9X. Les techniques de fabrication additive utilisent des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) ou des scanners d'objets tridimensionnels pour diriger les machines afin de déposer des matériaux spécialisés, couche après couche, dans des formes géométriques précises.

Les informations de conception du logiciel de CAO guident le chemin d'une buse ou d'une tête d'impression lors du dépôt du matériau sous une forme spécifique. Chaque couche successive se lie à la couche précédente de matériau fondu ou partiellement fondu. Le processus se répète jusqu'à ce que la pièce entière soit créée.

Le matériau libre ou non fondu est retiré lors du post-traitement et recyclé pour la pièce suivante. Le processus de fabrication additive diffère des processus conventionnels, dans lesquels les matériaux sont usinés, fraisés ou sculptés pour obtenir la forme souhaitée.

Le GE9X est le moteur d’avion le plus gros et le plus puissant du marché de l’aviation commerciale. Le turboréacteur à double flux, dérivé du GE90, est doté d'un ventilateur massif, de matériaux avancés et de taux de dilution et de compression plus élevés. Avec la capacité maximale de produire 134 300 lbf (livre-force) de poussée, il est 5 % plus puissant que son prédécesseur.

Malgré ses capacités, le moteur atteint actuellement une poussée au décollage de 110 000 lbf. Des matériaux et processus avancés rendent le moteur plus efficace, plus silencieux et avec moins d’émissions. Le GE9X de General Electric est explicitement conçu pour le dernier membre de la famille 777 de Boeing, le Boeing 777X.

Le cœur du turboréacteur à double flux est son compresseur haute pression, également appelé noyau. Le compresseur garantit que l'air entrant est comprimé à une pression optimale idéale pour la combustion. Il comprend une série d’étages de compresseur (pales rotatives et aubes fixes) qui compriment progressivement l’air.

Dans une conception conventionnelle, les aubes du compresseur de chaque étage sont fixées individuellement (avec des entretoises, des dispositifs de retenue et des boulons) au disque ou au tambour. Un disque (ou disque aubagé) est constitué de disques de rotor et d'aubes ; chaque étage rotatif peut être constitué de centaines de pièces individuelles.

Les cinq premiers étages du compresseur haute pression du moteur GE9X sont considérés comme des blisks (disques aubagés combinés). Un disque aubagé se compose d'une seule pièce reliant le disque et les pales rotatives par fabrication additive, moulage intégral ou simplement par soudage de pales individuelles à un disque de rotor.

L'élimination du besoin de fixer des pales au disque diminue le nombre de composants dans le compresseur. Les blisks minimisent considérablement la traînée et augmentent l'efficacité globale du moteur GE9X jusqu'à 8 %. De plus, la conception élimine la source d'initiation et de propagation des fissures dans les fentes en queue d'aronde des pales (fixations).

Les disques durs sont soumis à des tests rigoureux de vibrations harmoniques et à un équilibrage dynamique selon des normes extrêmement élevées. En effet, l'amortissement de la fixation en queue d'aronde n'est pas présent dans les disques aubagés. Un inconvénient majeur des disques aubagés est que tout dommage aux pales au-delà des bosses mineures nécessite un retrait complet du moteur afin que le disque aubagé puisse être réparé ou remplacé.

Vous voulez des réponses à d’autres questions clés dans l’aviation ? Consultez le reste de nos guides ici.

Outre les techniques de fabrication additive, l’utilisation de matériaux légers et ultra-résistants a également aidé GE à réduire le nombre de pièces. Par exemple, en utilisant des matériaux avancés, GE a fabriqué des pales de ventilateur plus fines, plus légères et plus efficaces. À titre de comparaison, le GE90 comprend 22 lames, le GEnx en contient 18 et le plus grand des trois, le GE9X, n'en possède que 16.

Que pensez-vous des techniques de fabrication additive utilisées par GE sur le moteur GE9X ? Dites-nous dans la section des commentaires.

Écrivain - Omar est un passionné d'aviation et titulaire d'un doctorat. en génie aérospatial. Avec de nombreuses années d’expérience technique et de recherche à son actif, Omar vise à se concentrer sur les pratiques aéronautiques basées sur la recherche. Outre son travail, Omar a une passion pour les voyages, la visite de sites aéronautiques et l'observation d'avions. Basé à Vancouver, Canada