Industrie maritime

Fabrication additive dans l'industrie maritime

Exploitez les avantages de la fabrication additive dans le secteur maritime pour optimiser la production et répondre rapidement aux défis opérationnels dans tous les environnements.

Fabrication additive dans l'industrie maritime

Défis

Ce que l'industrie maritime exige – et quelle est notre solution

Durabilité

L'impression 3D augmente la durabilité des composants maritimes en permettant l'utilisation de matériaux spécialisés et de conceptions optimisées qui surpassent les méthodes de fabrication conventionnelles. La fabrication additive permet le dépôt précis de matériaux résistants à la corrosion, tels que des polymères robustes comme le Nylon PA12 ou l'ASA. Ces matériaux forment des barrières protectrices contre l'eau de mer, les rayons UV et l'usure mécanique, offrant une résistance supérieure à la corrosion et aux contraintes mécaniques par rapport aux composants moulés ou usinés, pour lesquels il est plus difficile d'obtenir des propriétés matériau uniformes sur des formes complexes. Contrairement aux procédés soustractifs traditionnels, qui peuvent introduire des faiblesses par les contraintes d'usinage ou l'enlèvement excessif de matière, la fabrication couche par couche de l'impression 3D minimise les défauts internes et améliore l'intégrité structurelle globale.

Résistance aux intempéries

L'impression 3D optimise la résistance aux intempéries des composants maritimes en utilisant des matériaux stables aux UV et hydrophobes qui résistent mieux au vieillissement à long terme que les composants fabriqués de manière conventionnelle. Des matériaux tels que l'ASA, le Nylon PA12 et le polypropylène offrent une résistance inhérente aux rayons UV, à l'humidité, aux fluctuations de température et à l'air chargé de sel, tout en conservant leur intégrité structurelle sans dégradation. Ces matériaux surpassent les métaux sensibles à la corrosion par piqûres, ainsi que les plastiques susceptibles de devenir fragiles sous l'effet du soleil, comme c'est le cas avec les procédés de moulage ou d'injection conventionnels. La liaison précise des couches dans les procédés d'impression 3D tels que le FDM ou le SLA produit des surfaces à faible porosité qui repoussent l'eau et résistent à l'érosion par la pluie portée par le vent ou les vagues. Les géométries optimisées réduisent en outre les concentrations de contraintes, prolongeant la durée de vie par rapport aux composants usinés où les traces d'outils et les irrégularités de surface peuvent diminuer la résistance aux intempéries. Les techniques de post-traitement telles que le recuit ou les revêtements protecteurs améliorent davantage les propriétés barrières en scellant les microstructures contre l'humidité et les influences chimiques.

Optimisation du poids

L'impression 3D permet l'optimisation du poids des composants maritimes en créant des géométries complexes et optimisées topologiquement qui réduisent l'utilisation de matière tout en maintenant ou en améliorant la résistance structurelle. Cette réduction du poids des composants contribue à une masse globale du navire plus faible, ce qui réduit à son tour la consommation de carburant et les émissions. Les logiciels d'optimisation topologique permettent aux ingénieurs de concevoir des composants avec un minimum de matière dans les zones non critiques, atteignant des économies de poids de 24 à 53 % sur des composants tels que les fondations de pompes de cale ou les supports de winch. Ces composants plus légers conservent la résistance nécessaire grâce à des structures internes en treillis difficiles ou impossibles à produire avec les méthodes traditionnelles de moulage ou d'usinage. La fabrication additive améliore également l'efficacité matière, car seule la matière réellement nécessaire est déposée, minimisant les déchets par rapport aux techniques soustractives. Les avantages en performance de l'optimisation du poids sont significatifs : des navires plus légers peuvent réduire la consommation d'acier d'une flotte jusqu'à 16 %, économisant des millions de tonnes de matière tout en améliorant simultanément l'efficacité hydrodynamique.

Flexibilité de conception

La liberté de conception joue un rôle central dans l'industrie maritime. Que ce soit pour l'optimisation du poids, la personnalisation, l'amélioration de la sécurité ou bien plus encore – une performance maximale est impossible sans liberté de conception. Les méthodes de fabrication traditionnelles atteignent rapidement leurs limites, notamment avec des conceptions très complexes. La fabrication additive, en revanche, offre une liberté exceptionnelle tant en conception qu'en production, permettant la fabrication de géométries hautement complexes et élaborées difficiles ou impossibles à réaliser avec les méthodes de fabrication conventionnelles. Des fonctionnalités avancées telles que les structures alvéolaires et en treillis, les canaux et cavités internes, les surfaces de forme libre et les architectures internes optimisées peuvent être produites avec précision et efficacité par l'impression 3D. Cette flexibilité de conception permet aux ingénieurs d'améliorer les performances structurelles, de réduire le poids et d'adapter les composants à des exigences fonctionnelles spécifiques sans compromettre la fabricabilité.

Grandes pièces d'usage final

Stratasys® ASA offre une combinaison de propriétés mécaniques et thermiques particulièrement adaptée aux applications maritimes exigeantes. Les fiches techniques fournissent des valeurs de performance détaillées pour diverses orientations d'impression, permettant une évaluation d'ingénierie précise. Les spécifications maritimes sont renforcées par une excellente résistance aux UV : après exposition aux UV, la résistance à la traction reste à 30,3 MPa, ce qui le rend idéal pour les pièces d'usage final exposées sur le pont. Le faible retrait et la compatibilité avec les imprimantes grand format telles que la Stratasys® F900 permettent des composants avec des hauteurs de couche jusqu'à 0,5 mm., permettant la production de composants maritimes précis et fiables.

Propriétés

Résistance à la traction : 33 MPa (orientation XZ : 32,8 MPa ; orientation ZX : 28,3 MPa)
Résistance à la flexion : 61,5 MPa (orientation XZ : 61,5 MPa ; orientation ZX : 51,0 MPa)
Température de fléchissement sous charge (HDT à 0,46 MPa) : 98 °C

Cas d’utilisation

Boîtiers de protection jusqu'à 1 m de longueur pour l'électronique maritime
Distributeurs ou carénages sur mesure
Supports et fixations
Applications extérieures

Pièces d'usage final

Stratasys® High Yield PA11 est une poudre de polyamide 11 de qualité ingénierie, traitée par Selective Absorption Fusion (SAF™) sur l'imprimante 3D H350™, permettant la production de pièces d'usage final à grand volume et résistantes aux chocs. Ce matériau biosourcé est entièrement dérivé d'huile de ricin durable et offre une excellente ductilité, idéale pour les applications exigeantes nécessitant une haute densité de nesting et une cohérence des composants.

Combiné au lissage chimique, les pièces en PA11 atteignent une qualité de surface améliorée et une rugosité réduite pour les prototypes fonctionnels et les boîtiers.

Propriétés

Résistance à la traction : 51 MPa (orientation XZ/YX) ou 47 MPa (orientation ZX)
Allongement à la rupture : 30 % (orientation XZ/YX) ou 11 % (orientation ZX)
Température de fléchissement sous charge (HDT à 0,45 MPa) : 185 °C

Cas d’utilisation

Boîtiers étanches
Distributeurs de fluides ou vannes
Capots résistants aux chocs
Composants d'aspiration résistants aux chocs
Boîtiers avec fonctions de clip et charnières à film

Outillage de stratification en fibre de carbone

ULTEM™ 1010 est un thermoplastique polyétherimide (PEI) hautes performances largement utilisé dans l'industrie maritime pour des composants critiques tels que les carters moteur, les supports structurels, les tableaux de bord et les outils pour la fabrication de stratifiés composites. Grâce à sa stabilité thermique exceptionnelle, sa résistance mécanique et sa précision dimensionnelle, il est idéal pour les pièces exposées à des températures élevées, à des contraintes mécaniques continues et à des environnements marins agressifs.

Le matériau présente une température de transition vitreuse (Tg) élevée de 217 °C et peut être utilisé en continu jusqu'à 170 °C, lui permettant de maintenir son intégrité structurelle sous la chaleur générée par les moteurs, l'électronique ou les ponts exposés au soleil. Avec une température de fléchissement sous charge (HDT) de 216 °C à 0,45 MPa, l'ULTEM™ 1010 conserve sa stabilité dimensionnelle même sous charge thermique prolongée.

Mécaniquement, il offre une résistance à la traction de 64 MPa (orientation XZ) et 42 MPa (orientation ZX), et un module de traction de 2,5–2,92 GPa, offrant un excellent équilibre entre résistance et flexibilité. Sa résistance à la flexion de 77–144 MPa (selon l'orientation) et son module de flexion de 2,2–2,8 GPa garantissent une haute résistance à la flexion et à la déformation, le rendant adapté aux supports structurels et à l'outillage utilisés dans la production de coques ou de ponts composites.

Grâce à sa durabilité, sa résistance à la chaleur et sa précision dimensionnelle, l'ULTEM™ 1010 est un choix fiable pour les composants maritimes qui doivent résister aux défis combinés de l'exposition à l'eau de mer, aux contraintes mécaniques et aux températures de fonctionnement élevées.

Propriétés

Résistance à la traction : 64 MPa (direction XZ) / 42 MPa (direction ZX)
Allongement à la rupture : 1,1–4,0 %
Température de fléchissement sous charge (HDT) @ 0,45 MPa (66 psi) : 216 °C (421 °F)

Cas d’utilisation

Outillage sous vide ou autoclave
Guides de perçage
Supports structurels
Outillage

Gabarits et supports

Stratasys PA12 GF (polyamide 12 renforcé de fibres de verre) est un matériau SAF™ hautes performances particulièrement adapté aux gabarits et supports (jigs and fixtures) dans l'industrie maritime. La combinaison du renfort en fibres de verre et des propriétés inhérentes du PA12 fait de ce matériau un choix idéal pour les environnements de fabrication exigeants dans les chantiers navals et les installations de production maritime. Avec une température de fléchissement sous charge supérieure à 150 °C, le matériau peut être utilisé sans problème dans des environnements où des opérations de soudage ou des procédés thermiques ont lieu à proximité. La faible absorption d'humidité du PA12 empêche les variations dimensionnelles même dans les conditions humides des chantiers navals.

Grâce à la technologie SAF™, des jigs et fixtures complexes peuvent être fabriqués en une seule pièce, éliminant les efforts d'assemblage et réduisant considérablement les délais. La haute densité de nesting permet la production économique de plusieurs gabarits simultanément. Par rapport aux alternatives métalliques, le PA12 GF réduit le poids des gabarits jusqu'à 70 %, facilitant la manipulation et offrant des avantages ergonomiques aux ouvriers des chantiers navals.

Propriétés

Module de traction : 6 000–7 000 MPa
Résistance à la traction : 100–120 MPa
Allongement à la rupture : 5,5–8 %
Température de fléchissement sous charge (HDT) : >100 °C à 264 psi

Cas d’utilisation

Gabarits de passage de câbles
Aides au positionnement de pales d'hélice
Gabarits d'alignement de coque

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