Fabrication de pièces en ULTEM 9085 pour l’aéronautique, le ferroviaire et le spatial

L’ULTEM 9085 est un thermoplastique haute performance de la famille des PEI – polyétherimides.

Ce matériau combine notamment :

• un excellent rapport résistance / poids ;

• une bonne résistance mécanique ;

• une résistance élevée à la température ;

• une bonne résistance à de nombreux produits chimiques ;

• une bonne stabilité dimensionnelle ;

• des caractéristiques intéressantes en matière de feu, fumée et toxicité ;

• la possibilité de fabriquer des géométries complexes par impression 3D FDM.

Ces propriétés expliquent son utilisation dans les secteurs pour lesquels la réduction de masse, la sécurité incendie et la fiabilité des matériaux sont particulièrement importantes.

L’ULTEM 9085 ne doit pas être confondu avec le PEEK : il appartient à la famille des PEI, même si les deux matériaux sont utilisés pour des applications industrielles haute performance.

L’impression 3D FDM permet de fabriquer directement des pièces en ULTEM 9085 à partir d’un fichier numérique.

Cette technologie est particulièrement intéressante pour :

• les prototypes fonctionnels ;

• les pièces de validation ;

• les préséries ;

• les petites et moyennes séries ;

• les pièces de production ;

• les pièces de remplacement ;

• les composants devenus obsolètes ;

• les pièces personnalisées ;

• les outillages ;

• les gabarits ;

• les montages de contrôle ;

• les pièces complexes difficiles à produire par usinage.

L’absence de moule permet également de modifier rapidement une géométrie entre deux versions.

L’aéronautique constitue l’un des principaux domaines d’utilisation de l’ULTEM 9085.

Le matériau est particulièrement intéressant lorsque le projet nécessite une combinaison de :

• légèreté ;

• résistance mécanique ;

• résistance aux chocs ;

• tenue thermique ;

• comportement au feu ;

• faible émission de fumées ;

• faible toxicité des fumées ;

• géométries complexes ;

• fabrication de faibles ou moyennes quantités sans moule.

Selon les exigences du projet, l’impression 3D en ULTEM 9085 peut notamment être étudiée pour la fabrication de :

• conduits d’air ;

• gaines de ventilation ;

• supports ;

• fixations ;

• carters ;

• capots ;

• boîtiers ;

• pièces d’aménagement intérieur ;

• composants techniques ;

• pièces de maintenance ;

• outillages et gabarits.

La fabrication additive permet également de repenser certaines pièces afin de réduire leur masse ou de regrouper plusieurs composants dans une seule géométrie.

Les propriétés feu, fumée et toxicité de l’ULTEM 9085 présentent également un intérêt important pour le secteur ferroviaire.

Le matériau possède des références selon la norme EN 45545, relative à la protection contre les incendies dans les véhicules ferroviaires.

Selon le produit, l’épaisseur, l’orientation de fabrication et le jeu d’exigences considéré, les performances applicables à une pièce imprimée peuvent varier.

L’ULTEM 9085 peut notamment être étudié pour la fabrication de :

• pièces d’aménagement intérieur ;

• supports techniques ;

• carters ;

• boîtiers ;

• conduits ;

• gaines ;

• composants électriques ou électroniques ;

• éléments de sièges ;

• équipements de maintenance ;

• outillages ferroviaires.

Pour une pièce devant répondre à une exigence précise de type EN 45545-2, le niveau demandé doit être défini dans le cahier des charges avant fabrication.

Les propriétés de l’ULTEM 9085 présentent également un intérêt pour certaines applications spatiales, notamment lorsque la réduction de masse, la résistance mécanique, la tenue thermique et le comportement sous vide constituent des critères importants.

Des éprouvettes en ULTEM 9085 fabriquées par impression 3D FDM ont fait l’objet d’essais de dégazage sous vide selon ASTM E595, une méthode couramment utilisée pour caractériser les matériaux destinés aux environnements sous vide.

Les résultats publiés sur certaines configurations d’impression montrent de faibles niveaux de perte de masse et de matières condensables.

L’ULTEM 9085 peut ainsi être étudié pour certaines applications telles que :

• supports ;

• carters ;

• boîtiers ;

• conduits ;

• pièces fonctionnelles ;

• éléments de structures secondaires ;

• composants d’équipements ;

• outillages de fabrication ou d’intégration ;

• prototypes destinés au secteur spatial.

Faible dégazage sous vide

Dans un environnement spatial, certains polymères peuvent libérer sous vide des composés volatils susceptibles de contaminer des équipements sensibles.

Le comportement au dégazage constitue donc un critère important, notamment à proximité :

• d’optiques ;

• de capteurs ;

• de composants électroniques sensibles ;

• d’instruments scientifiques ;

• de surfaces nécessitant un très faible niveau de contamination.

Des essais ASTM E595 existent pour des éprouvettes imprimées en ULTEM 9085.

La compatibilité du matériau ne signifie toutefois pas qu’une pièce donnée est automatiquement qualifiée pour un environnement spatial.

Les critères de dégazage, contamination, tenue mécanique, tenue thermique, rayonnement, traçabilité et procédé doivent être analysés en fonction de l’application et des exigences du donneur d’ordre.

Pour certains projets aéronautiques, spatiaux, ferroviaires ou industriels, la traçabilité de la matière constitue une exigence essentielle.

L’ULTEM 9085 existe notamment en version CG – Certified Grade.

Cette version bénéficie de critères de contrôle renforcés et d’une traçabilité documentée depuis le filament jusqu’au lot de matière première.

Selon la chaîne de fabrication retenue, la documentation peut notamment comprendre :

• un certificat d’analyse de la matière première ;

• un certificat d’analyse du filament ;

• l’identification du lot de filament ;

• la correspondance avec le lot de résine d’origine ;

• un certificat de conformité du matériau.

Cette documentation est particulièrement intéressante pour les secteurs :

• aéronautique ;

• spatial ;

• ferroviaire ;

• défense ;

• transport ;

• industries réglementées.

Si votre projet nécessite une matière Certified Grade ou un niveau particulier de traçabilité, cette exigence doit être précisée dans votre demande afin que la solution de fabrication soit définie en conséquence.

Test au feu entre différents matériaux :

Selon l’environnement d’utilisation et les exigences du projet, l’ULTEM 9085 peut notamment être envisagé pour :

• supports et fixations ;

• carters ;

• capots ;

• conduits d’air ;

• gaines ;

• pièces d’aménagement ;

• boîtiers ;

• pièces électriques ou électroniques ;

• éléments de structures secondaires ;

• composants de maintenance ;

• pièces de rechange ;

• gabarits ;

• montages ;

• outillages ;

• prototypes fonctionnels.

La fabrication additive permet également de produire à la demande et de limiter le stockage physique de certaines références à faible consommation.

ADDiNNOV 3D a déjà utilisé l’ULTEM 9085 dans le cadre d’un projet destiné à des avions biplaces.

Les pièces fabriquées par technologie FDM concernaient notamment des éléments liés à l’aération et aux prises d’air du fuselage.

Ce projet illustre l’intérêt de l’impression 3D pour fabriquer rapidement des composants techniques dans un thermoplastique haute performance adapté aux exigences du secteur aéronautique.

Il constitue également un exemple concret du passage d’un fichier numérique à une pièce fonctionnelle destinée à une application aéronautique.

Vous recherchez une solution pour fabriquer un prototype, un outillage ou une série de pièces en ULTEM 9085 ?

Pour étudier votre projet, transmettez-nous si possible :

• votre fichier STEP, STP ou STL ;

• les quantités souhaitées ;

• les dimensions de la pièce ;

• son utilisation finale ;

• les contraintes mécaniques ;

• les contraintes thermiques ;

• les exigences de tenue au feu ;

• les éventuelles exigences FAR 25.853 ou EN 45545 ;

• les exigences de faible dégazage pour une application spatiale ;

• le niveau de traçabilité matière demandé ;

• les certificats nécessaires ;

• les tolérances importantes ;

• le niveau de documentation attendu.

Nous pourrons ainsi vérifier la faisabilité du projet et déterminer la solution de fabrication adaptée.

Contactez ADDiNNOV 3D pour étudier la fabrication de vos pièces en ULTEM 9085 pour l’aéronautique, le ferroviaire, le spatial ou l’industrie.

L’ULTEM 9085 est-il du PEEK ?

Non. L’ULTEM 9085 est un PEI – polyétherimide.

Le PEEK appartient à une autre famille de polymères haute performance. Les deux matériaux peuvent être utilisés dans des environnements exigeants, mais leurs propriétés et leurs conditions de transformation sont différentes.

L’ULTEM 9085 est-il adapté à l’aéronautique ?

Oui. L’ULTEM 9085 possède des références reconnues dans l’aéronautique, notamment pour ses performances feu, fumée et toxicité.

La conformité du matériau ne signifie toutefois pas que toute pièce imprimée est automatiquement qualifiée pour une application aéronautique donnée.

L’ULTEM 9085 répond-il à FAR 25.853 ?

Le matériau ULTEM 9085 possède des références associées aux exigences FAR 25.853 selon le grade et les conditions considérées.

Pour une pièce nécessitant une conformité précise, les exigences doivent être définies avant fabrication afin de déterminer la matière, le procédé et la documentation adaptés.

L’ULTEM 9085 peut-il répondre à EN 45545 ?

L’ULTEM 9085 possède des références dans le domaine ferroviaire selon EN 45545.

Pour une pièce imprimée, le résultat applicable dépend notamment du jeu d’exigences, de l’épaisseur, de l’orientation et des conditions de fabrication.

La conformité doit donc être étudiée en fonction de l’application concernée.

L’ULTEM 9085 peut-il être utilisé dans le spatial ?

Oui, l’ULTEM 9085 peut être étudié pour certaines applications spatiales.

Des éprouvettes imprimées en FDM ont notamment fait l’objet d’essais de dégazage selon ASTM E595.

La compatibilité finale dépend cependant de l’environnement de la pièce, des critères de contamination, du procédé de fabrication et des exigences du programme spatial.

L’ULTEM 9085 est-il un matériau à faible dégazage ?

Des résultats d’essais ASTM E595 publiés sur certaines configurations de fabrication FDM montrent de faibles niveaux de dégazage pour l’ULTEM 9085.

Pour une application spatiale précise, il convient néanmoins de comparer les résultats du matériau et du procédé aux critères définis par le donneur d’ordre.

Qu’est-ce que l’ULTEM 9085 Certified Grade ?

L’ULTEM 9085 CG est une version destinée aux projets nécessitant un niveau renforcé de contrôle et de traçabilité matière.

La documentation peut permettre de relier le filament au lot de matière première et comporter notamment des certificats d’analyse et de conformité.

Une pièce en ULTEM 9085 est-elle automatiquement certifiée aéronautique ou ferroviaire ?

Non.

La certification ou qualification d’une pièce finale peut dépendre du matériau, du procédé de fabrication, de la machine, des paramètres, de la géométrie, de l’orientation, de la traçabilité et des exigences propres au donneur d’ordre.

Une matière possédant des références de conformité ne suffit donc pas à certifier automatiquement toutes les pièces fabriquées avec cette matière.

Peut-on reproduire une pièce aéronautique ou ferroviaire devenue obsolète en ULTEM 9085 ?

Selon les exigences du projet, oui.

À partir d’un fichier existant ou d’une pièce physique, notre bureau d’études peut étudier la rétroconception et la fabrication d’une nouvelle pièce.

Dans le cas d’une pièce réglementée, sa remise en fabrication doit toutefois respecter les exigences de qualification, de documentation et d’approbation applicables.