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Les ingénieurs de l’armée de l’air américaine se concentrent sur la recherche sur les métaux.

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Les matériaux composites à base de fibres de carbone ont été le chouchou de l’industrie aérospatiale ces dernières années. Cependant, le métal continue de jouer un rôle crucial dans les avions commerciaux et militaires, en particulier pour les applications impliquant des températures élevées ou des contraintes élevées, telles que les moteurs et les trains d’atterrissage. Les ingénieurs du Laboratoire de recherche de la Force aérienne (AFRL) explorent de nouveaux métaux et de nouvelles techniques de traitement des métaux à utiliser dans des aéronefs et des engins spatiaux plus chauds, plus rapides et plus efficaces mis au point pour de futures missions de combat. «Jusqu’à ce que vous puissiez fabriquer un moteur à réaction à partir d’autre chose, les métaux seront importants», affirme Michael Burba, Ph.D., scientifique en matériaux à l’AFRL. «Les matériaux composites légers constituent désormais la majeure partie de la peau extérieure des avions. Grâce à cela, le gain de poids et l’efficacité ont été énormes, mais des composants métalliques sont toujours nécessaires. «Par exemple, 15% de la structure d’un avion de ligne 787 est en titane», note Burba. «Et le métal règne toujours pour les applications militaires. La plupart des progrès ont été réalisés grâce à la réduction de la maintenance et à l’augmentation du cycle de vie des composants critiques du moteur, tous fabriqués à partir de métal. ”

Afin de s’attaquer au rôle important joué par l’aluminium, le béryllium, le titane et d’autres matériaux, l’AFRL a récemment créé une Initiative d’abordabilité des métaux (MAI) destinée à engager les fournisseurs. L’objectif de cet effort de collaboration est d’assurer l’avancement continu des technologies des métaux qui permettent de réduire les coûts et d’optimiser les processus de production. Le MAI comprend huit équipementiers et sept fournisseurs.

«Les membres représentent toutes les étapes du travail des métaux [dans l'aérospatiale]», a déclaré Burba, responsable du programme MAI. «Ce qui a fait le succès de l’AMI, c’est la participation active et préconcurrentielle de ses membres, ainsi que le partage des coûts qu’ils apportent aux projets. Cela garantit la technique
Les projets au sein de MAI ont des avantages en temps réel pour le combattant, ainsi que pour les marchés commerciaux.

«Les entreprises sont libres de partager leurs idées sans être obligées de mener les recherches à un niveau où elles risqueraient de compromettre leur propriété intellectuelle», note Burba. «Ils ont plutôt accès à des fonds de recherche qui leur permettent de penser autrement pour le bien de la technologie des métaux dans son ensemble.»

Les ingénieurs se concentrent sur une variété de problèmes et de défis, tels que la réduction des défauts pendant le processus de fabrication et l’identification des risques après que les pièces ont déjà été mises en service. Un projet récent a simulé des fissures au titane en examinant diverses méthodes de production.

«En testant cet outil d’évaluation, nous pouvons [prendre] un morceau de titane nouvellement créé et prédire si une fissure se formera et combien de temps elle pourra être utilisée avant que la fissure ne le compromette», explique Burba. «Le succès de ces programmes a eu un effet direct sur la réduction des coûts et des heures d’heures d’inspection, de remplacement et de réparation des pièces critiques pour le vol. [Il a également] jeté les bases de tests plus approfondis une fois que ces outils d’évaluation pourront être partagés [au sein de l’industrie aérospatiale militaire].

« Les réacteurs et les cellules d’aéronefs sont un besoin important dans l’Armée de l’Air, mais MAI n’a pas pour objectif de fabriquer le prochain avion de chasse », souligne Burba. «Chaque année, l’armée de l’air fournit une liste des principaux problèmes qu’elle a besoin de matériaux métalliques pour pouvoir traiter.

«Le travail de MAI se concentre sur la création d’outils et de pratiques que chaque membre individuel peut reprendre puis utiliser dans ses propres processus internes», déclare Burba. «Les progrès peuvent [aller] des applications de construction de base à l’insertion dans des composants de véhicules spatiaux de haute technologie.

«La cohérence et la répétabilité sont des questions clés pour MAI», ajoute Burba. «Créer des pratiques qui produiront des résultats qui se ressemblent et se comportent de manière prévisible est la pierre angulaire de ce que nous essayons de faire. Les travaux sur le traitement traditionnel, ainsi que sur les nouveaux procédés de fabrication additive, ont tous tourné autour de ces domaines.

«Les travaux liés à l’assemblage se concentrent sur les contraintes résiduelles ou la façon dont les matériaux se déforment et se modifient au niveau de la microstructure après avoir été soumis à des processus de fabrication tels que le forgeage», explique Burba.

La source:

https://www.assemblymag.com/articles/94785-air-force-engineers-focus-on-metals-research

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