Projet ANR-15-CE08-0038 – FA2SCINAE : Fabrication Additive et FAtigue de Structures Cellulaires Intégrées en AEronautique
Programme : Matériaux et procédés (DS0303) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Rémy DENDIEVEL (SIMAP)
Montant : 651421.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 48 mois
Résumé : La fabrication additive appliquée aux pièces métalliques est en train de franchir un cap. On commence à ne plus simplement fabriquer des formes, mais aussi à garantir des propriétés mécaniques. Parmi les propriétés cruciales dans un domaine tel que l’aéronautique, la tenue à la fatigue demeure cependant encore peu étudiée. Cette tenue à la fatigue est un paramètre d’autant plus limitant que les pièces intègrent des morphologies complexes telles que des structures cellulaires,  complexité de forme qui constitue l’un des atouts affichés de la fabrication additive. 
Dans ce contexte, le projet FA2SCINAE vise à lever les verrous liés à la tenue en fatigue de pièces intégrant des structures cellulaires et obtenues par fabrication additive, en se concentrant sur une technologie (EBM) et un matériau (alliage de titane TA6V, alliage aéronautique par excellence). Il mettra en œuvre de façon la plus couplée possible une approche « académique » et une approche « applicative » du problème.
 	L’approche académique concerne l’étude en fatigue de structures cellulaires seules. Ces structures seront élaborées sur la machine EBM de Grenoble INP. Elles seront caractérisées microstructuralement et mécaniquement (tâche 1). Les mécanismes de fatigue seront identifiés et des préconisations vis-à-vis de la résistance à la fatigue seront émises, en termes par exemple de densité limite, de tailles des poutres, de microstructures obtenues. Seront étudiés également l’impact de post-traitements visant à modifier la qualité de surface ou la qualité métallurgique des poutres constituant ces structures cellulaires (tâche 2). Les tâches 1 et 2 seront au cœur d’une thèse pilotée par l’INSA Lyon en collaboration étroite avec Grenoble INP.
	L’approche applicative se placera dans un contexte global de conception ou de re-conception de pièces aéronautiques dans une optique d’allègement. On utilisera comme fil rouge deux cas d’études fournis par deux utilisateurs finaux du domaine aéronautique, Airbus et Zodiac, pour des pièces de structures soumises notamment à des sollicitations de fatigue. Les deux cahiers des charges correspondront respectivement à une pièce de structure extérieure de type attache (manille de mât réacteur ou chapes) et une pièce d’équipement intérieur (pièce de siège de cockpit hélicoptère). Des approches d’optimisation de forme et de dimensionnement amèneront à intégrer à ces pièces des parties en structures cellulaires (tâche 3). Les contraintes d’optimisation devront bien sûr intégrer les préconisations issues de la tâche 1, concernant la résistance à la fatigue. 
	La société Poly-Shape se chargera de la fabrication par EBM des pièces intégrant ces structures cellulaires (tâche 4), avant leur traitement de finition et leurs tests en situation chez les utilisateurs finaux Airbus et Zodiac (tâche 5). Pour les tâches « applicatives », le lien entre les partenaires académiques et industriels sera renforcé par deux post-docs.
	Ce projet débouchera sur des préconisations en termes de conception, de type de structures cellulaires utilisables, de post-traitements, d’essais de qualifications, et ce pour la technologie EBM et l’alliage TA6V. Par ailleurs, les résultats développés dans les parties dédiées à l’optimisation topologique et à la re-conception pourront s’appliquer à d’autres techniques de fabrication additive, et à d’autres matériaux.