Prêt au décollage

Entreprise :    Isar Gears
Produit :         Transmission 
Industrie :      Aérospaciale
Service :          Frittage laser direct de métal (DMLS)

L’aérospatiale a toujours fait partie des secteurs les plus innovants. Chaque objet est conçu avec une masse minimale permettant une charge utile exceptionnelle tout en respectant scrupuleusement toutes les exigences du domaine spatial. La demande croissante de transmissions électriques pose de nouveaux problèmes. La société ISAR Getriebetechnik KG, implantée à Ismaning, en Allemagne, se fait une joie de relever ces défis, s’appuyant sur son expertise, ainsi que sur sa fructueuse collaboration avec Protolabs.

Appareil doté d’un entraînement électrique et d’une transmission d’hélice fonctionnant horizontalement et verticalement. Tel était le résumé de la dernière innovation qu’Albert Wimmer, le directeur général d’Isar Getriebetechnik, et son équipe étaient chargés de développer. « C’est un cas extrêmement technique, parce que l’huile de transmission doit impérativement être acheminée en tous les points du mécanisme. » Le choix de la petite équipe d’Isar s’est imposé à son client eu égard à leur travail sur des programmes précédents.

Des spécialistes des transmissions

La société Isar Getriebetechnik KG est spécialisée notamment dans les systèmes d’entraînement atteignant des vitesses bien supérieures à 100 000 tours/minute, les turbo-transmissions de l’ordre du mégawatt, les transmissions à hautes performances et les boîtes de vitesse en général. Elle conçoit principalement des prototypes destinés à des petites séries. Ses clients apprécient les délais de conception très courts. Ils emploient leurs transmissions pour l’aéronautique, l’automobile ou la recherche. La gamme de produits de la firme s’étend des petites et micro-transmissions à d’énormes dispositifs d’essai conçus pour résister à des charges extrêmes. Citons par exemple une transmission adaptative de pointe pour un banc d’essai d’hélicoptère dégageant 1,9 mégawatt de puissance. La société fournit par ailleurs des services inédits comme des études préliminaires pour des produits à venir. Des constructions ultralégères peuvent néanmoins atteindre des performances considérables.

Une transmission électrique pour l’aviation

Rien de surprenant à ce que le directeur général Albert Wimmer se soit vu confier le projet du nouveau système d’entraînement d’hélice. « Notre client, une société du secteur de l’aéronautique, a eu l’idée d’un ​​moteur électrique totalement novateur, à la vitesse relativement élevée. Il nous a confié la conception d’une transmission avec réducteur pour entraîner une hélice. La difficulté réside dans le pivotement de l’ensemble : la lubrification doit être assurée dans toutes les positions. »

Le recours à la fabrication additive

Pour y parvenir, l’équipe d’Isar a conçu un système de canal à veines fines doté de buses de sortie pour l’huile, qui est pompée dans l’ensemble du système. La solution théorique a été présentée initialement grâce à la création et à l’affichage du système sur le logiciel Creo de CAO en 3D. Mais un prototype concret était nécessaire. Les techniques de fabrication classiques par commande numérique ont été écartées, étant donné la complexité de la géométrie rendant l’usinage difficile ou imposant des conceptions extrêmement élaborées. Albert Wimmer a donc cherché un fournisseur de services 3D de pointe et il a été satisfait des prestations de Protolabs : « nous avons retenu le processus de frittage laser de métal employé tout près, à Eschenlohe, par Protolabs. Nous avons été impressionnés par la rapidité avec laquelle nous avons reçu le devis et les pièces : à peine 15 jours ouvrés. »

Des résultats immédiats

Les premiers prototypes ont immédiatement fait entrevoir des possibilités d’évolution. Le labyrinthe complexe formé par les canaux de lubrification entraînait des résidus de poudre impossibles à nettoyer. L’étape de conception suivante a donc prévu une augmentation des lumières de sortie afin de permettre l’évacuation des canaux. Ces orifices peuvent ensuite être refermés au moyen d’inserts. L’épaisseur des parois a également été augmentée en certains endroits afin d’augmenter la stabilité.

Un processus de conception amélioré

« Les révisions nécessaires ont été menées bien plus vite avec Protolabs qu’il n’aurait été possible de le faire avec les fournisseurs traditionnels », affirme Albert Wimmer. « Protolabs a également proposé des conseils pour une conception plus orientée vers la production avec des géométries de support spéciales, etc. Cette collaboration a contribué à un processus productif très rapide. Nous disposons à présent d’un système fonctionnel composé d’un moteur, d’un mécanisme d’entraînement, d’une pompe intégrée et d’une bride de raccordement. Une prochaine étape de conception est déjà en cours. Cette fois-ci, la pompe ne se contente pas de faire circuler l’huile de transmission, mais elle refroidit également le moteur en temps réel », explique Albert Wimmer.

Une couronne dentée simplifiée

Les économies de temps et la précision sont des facteurs décisifs lors de l’attribution de contrats de sous-traitance. Une autre pièce essentielle en illustre l’importance : « la géométrie très complexe du support de couronne dentée, hélicoïdal à l’intérieur, implique d’extrêmement longues phases d’usinage selon les processus standards. Mais avec l’équipe de Protolabs, la situation est différente. Ils ont fabriqué une pièce métallique complètement fonctionnelle en recourant au frittage, et ce dans les délais réduits habituels », explique le directeur général Albert Wimmer avec enthousiasme.

Vérification des données incluse

Les données du modèle sont simplement téléchargées sur l’outil de devis en ligne de Protolabs, où elles font également l’objet d’une étude de faisabilité. La conception est optimisée en étroite collaboration avec le client. Cette analyse est gratuite. Dès que le feu vert est donné, la production commence.

La fabrication 3D en un clic

Albert Wimmer est heureux d’avoir trouvé un partenaire muni des ressources permettant de maîtriser la complexité de la fabrication additive : « pour nous, Protolabs est tout simplement le fabricant de pièces 3D qui est opérationnel en un clic. Nous disposons d’un fournisseur offrant un large éventail de procédures et de matières et qui est constamment à la pointe des toutes dernières technologies. En outre, la société fournit des conseils et leur traitement des commandes est très simple. Cela nous permet de toujours trouver la méthode optimale pour chacune de nos exigences. Leurs services complets et leurs capacités de production extrêmement rapides et ponctuelles nous allègent de nombreuses responsabilités. Ils nous permettent de toujours nous concentrer pleinement sur nos projets tout en profitant de technologies de pointe. »

Des nouvelles du futur

Albert Wimmer n’est pas encore autorisé à révéler la destination exacte du nouveau système de transmission ni l’usage de l’avion futuriste qu’il permettra de construire. Mais il est certain que le résultat sera spectaculaire : « pour les toutes dernières innovations, les clients font constamment appel à Isar Getriebetechnik. La concrétisation de ses propres idées sous forme de prototypes fonctionnels procure immanquablement une immense satisfaction. Pour nous, l’équipe de Protolabs est un élément essentiel du processus de transformation d’idées et de modèles numériques en produits hautes performances. »