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Restauration d'un avion datant de la seconde guerre mondiale

Restauration d'un avion datant de la seconde guerre mondiale


« Nous essayons de mixer les ancienne et nouvelle technologies, appliquant la FDM aux méthodes artisanales, pour bien faire les choses. »
Craig McBurney–fondateur et chef du projet Connecticut Corsair

Vingt ans de passion pour l’aviation a amené Craig McBurney jusqu’au F4U-4 Corsair dans l’espoir de restaurer cet avion de la Seconde Guerre Mondiale afin qu’il soiten état de vol. Ce Corsair était le seul avion à avoir été conçu et construit dans le Connecticut par une seule société, aujourd’hui connue sous le nom de United Technologies Corporation. En Mai 2005, la Législature d’Etat a décidé à l’unanimité de le déclarer « avion d’Etat ». Aujourd’hui, la fabrication additive est en train de le ramener à la vie.

McBurney, fondateur et chef du projet Connecticut Corsair, un projet bénévole dédié à la restauration de l’avion, a acheté l’épave de l’avion en 1993. Comme la plupart des composants fonctionnels n’étaient plus là, lui et ses collègues ont dû rechercher des pièces de rechange dans les dépotoirs et les entrepôts. « Certaines pièces étaient déjà hors-service », a-t-il déclaré, « mais nous les avons prises quand même car nous savons que nous pouvons les reproduire à l’aide des nouvelles technologies dont l’hydroformage et la FDM. Nous récupérons toutes les pièces que nous trouvons ».

Le Corsair était un avion complexe. Non seulement, il devait être assez compact pour tenir sur un porte-avion, mais il devait aussi être assez robuste pour résister aux forces utilisées renforcer sa capacité à décoller et à atterrir sur de courtes distances. « Il y avait des forces exercées sur le Corsair qui ne s’exerceraient pas normalement sur un avion », a déclaré McBurney. « L’avion a également volé à grande vitesse. Ainsi, son enveloppe devait être lisse. Nous savions que cela aurait été difficile de la recréer ».

« Le Corsair se prête mal à être conçu à partir de rien, sans matériel de référence », a dit McBurney. « Il y a beaucoup de pièces forgées, profilées et moulées. Les méthodes traditionnelles partent d’une pièce d’origine et la copient manuellement dans un atelier d’usinage ou encore font appel à des dessinateurs pour réaliser le croquis. Les gens travaillent rarement sans dessin. Nous avons plus de 20 000 dessins de pièces d’origines, des images et manuels ».

Le plus grand défi venait de l’intérieur de l’avion. Le faisceau principal, appelé Spar, est chargé de soutenir les forces et les charges. Angulaire et géométrique, il était le pilier de l’avion. « Rien n’allait avec lui », a déclaré McBurney. « Il était fait de courbes et d’angles. Personne n’aurait réussi à faire ce que nous avons fait. C’était le plus dur du travail. Nous espérons faire deux ou trois copies et les échanger contre d’autres pièces que nous n’avons pas. Personne ne veut construire un avion tout entier seule ».

La première chose qu’a faite McBurney a été d’acquérir des microfilms de dessins des pièces et de les scanner sur l’ordinateur. « Le logiciel de CAO SolidWorks nous a permis de modéliser les composants en 3D, de les assembler et de garder une trace d’eux », dit-il. « Si un dessin était illisible, nous demandonsà un ingénieur chez Bolton Works, Mark Bliek, de prendre la pièce et de créer un fichier pour elle. Une fois que nous avons la forme et savons à quoi elle doit ressembler, il ne reste plus qu’à créer la pièce ».

C’est là que Stratasys est entré, utilisant la technologie FDM. Pendant le processus FDM, un filament en plastique chauffé en état semi-liquide sort de la tête d’extrusion. Suivant le parcours défini par le fichier CAO, cette dernière dépose le matériau avec précision en couches fines de 0,0127cm d’épaisseur. Le modèle est construit de bas vers le haut – une couche à la fois.

Les machines d'impression 3D Fortus Stratasys 400mc et 900mc sont utilisées pour la modélisation conceptuelle, le prototypage fonctionnel, la fabrication et l’assemblage d’outils et les pièces finales. Elles sont idéales pour les grosses pièces et les volumes importants, offrant une précision sans précédent, de la stabilité et de la durabilité.

« Notre technologie FDM pour la conception d’outils en tôle était ce qu’il fallait au Corsair », a déclaré Bill Macy travaillant pour Stratasys.

« L’avion a beaucoup de pièces en tôlerie. Nous avons prouvé la capacité de fabriquer pièces en tôle à l’aide des outils FDM."

Il y a aussi l’avantage supplémentaire des outils coordonnés, dont des intensificateurs et des outils de finition».

Dans le passé, McBurney aurait dû copier les pièces à l’intérieur de l’avion en demandant la permission au propriétaire d’un avion similaire de copier les pièces. « La réponse à ce genre de requête est généralement NON », a-t-il dit tout en riant. « Avec la technologie FDM, nous pouvons numériser une pièce sans la démonter. Une fois que nous avons le fichier, nous imprimons les blocs et obtenons des pièces en tôle hydroformées grâce au processus Triform Sheet Hydroforming de Pryer Technology.

« Nous avons dû utiliser un logiciel d’analyse des tôles pour estimer la capacité de flexion du matériau pour que l’outillage soit construit dès le premier essai », a dit Macy. McBurney savait que faire un outil en acier pour fabriquer des dizaines de milliers de pièces était coûteux et inutile lorsqu’il faut réaliser une ou deux pièces. « Bien que le projet Corsair n’ait eu besoin que d’un nombre limité de pièces, nous savons que les outils d'impression 3D FDM sont capables de produire des centaines de pièces », a ajouté Macy. « Nous avons des outils FDM qui ont dépassé la marque des 600 cycles et qui continuent de produire de bonnes pièces ».

McBurney a commencé son projet en Novembre 2010 et a pu avoir des pièces fonctionnelles à exposer à la Conférence SolidWorks World 2011 en janvier. « C’est du jamais vu dans l’histoire de l’industrie avec autant de rapidité et de précision », a-t-il déclaré. « A la Conférence, une foule de gens a fait la queue du matin jusqu’au soir pour voir notre avion. Leurs principales questions étaient : « combien cela coûterait-il ? Combien de temps cela va-t-il prendre ? Où est-ce que vous avez récupéré les pièces ? » ».

Restaurer un avion Corsair n’est pas un projet tout nouveau. D’autres ont déjà été réalisés il y a 30 ans, en utilisant des méthodes traditionnelles pour démonter les vieilles pièces et créer de nouvelles pièces. « Les vrais artisans sont capables de reproduire une pièce à la main de façon identique à une pièce usinée », a évoqué McBurney. « Nous essayons de mixer les ancienne et nouvelle technologies, la FDM et les méthodes artisanales, pour bien faire les choses. Il y avait un coût supplémentaire en concevant des blocs en bois. Aussi, nous avons modelé à la main le bloc en métal avec des marteaux et des presses. Cela exigeait une main d’œuvre intensive et les outils s’usaient après avoir fait quelques pièces. Toutefois, une fois que le bloc FDM a été achevé, l’hydroformage a été rapide et moins cher qu’en faisant appel à un artisan. Un artisan aurait mis 10 jours pour créer ce que la technologie Stratasys FDM créait en moins d’un jour ».

McBurney et son équipe ont travaillé avec des étudiants en génie mécanique de l’Université de Central Connecticut State pour terminer le projet Corsair. Actuellement, ils ont 12 étudiants qui conçoivent une cellule de test pour le moteur Pratt & Whitney Corsair. « Notre projet va changer la donne », a dit McBurney. « Réaliser des poutres pour nous et pour les autres permettra à beaucoup de Corsair de voler à nouveau à travers le monde ». Il a dit qu’il pourrait finir son Corsair en trois ans s’il trouverait un sponsor.

Vétéran ayant servi dans l’US Air Force, McBurney est un patriotique et un fervent défenseur de sa cause. « J’ai rencontré beaucoup de vétérans de la Seconde Guerre Mondiale qui sont allés au combat sans se plaindre, et qui sont revenus pour reconstruire notre pays pour devenir ce qu’il est aujourd’hui », a-t-il dit. « En restaurant cet avion, nous offrons à ces gens une part de contributions et de sacrifices que ce qu’ils ont fait pour nous ».

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