Crédit : Université du Maine aux Etats-Unis
L’université du Maine a lancé vendredi un bateau de 9 mètres (30 pieds) de haute performance imprimé en 3D qui, selon les chercheurs, pourrait aider les fabricants à construire des navires plus rapidement, à réduire le besoin de moules coûteux et à adapter plus rapidement les conceptions à un usage commercial et de défense.
Le navire, le 3Dirigo X, a été conçu et fabriqué au Centre des structures et composites avancés de l’Université du Maine. Il a été construit pour affronter les conditions offshore à des vitesses approchant les 40 nœuds (74 km/h). Son lancement a marqué une étape majeure dans la transformation de l’impression 3D à grande échelle, passant du stade de démonstration technologique à celui d’outil de fabrication pratique.
Démonstration à bord d’un navire à hautes performances
Le 3Dirigo X s’appuie sur le 3Dirigo original de l’Université du Maine, dévoilé en 2019. Ce premier navire avait démontré qu’un bateau de cette taille pouvait être produit grâce à l’impression 3D à grande échelle et avait décroché trois records du monde Guinness. Le nouveau 3Dirigo X va encore plus loin, avec une ingénierie conçue pour des vitesses plus élevées et les contraintes de la navigation en haute mer.
« Ce qui est différent aujourd’hui, encore une fois, c’est que nous pouvons modéliser et concevoir des navires », a déclaré Dagher. « Nous avons mis au point des technologies permettant de concevoir des navires capables de résister aux environnements extrêmes du large. Aujourd’hui marque une étape importante pour nos projets de recherche et développement. Il reste encore du travail à accomplir pour continuer à optimiser le processus de fabrication et les propriétés des matériaux. »
Des chercheurs de l’Université du Maine ont également considérablement accéléré le processus de fabrication. La cadence d’impression est passée d’environ 9 kg par heure au début des recherches à environ 225 kg par heure aujourd’hui, grâce notamment aux progrès réalisés dans les matériaux composites, la conception numérique, les capteurs et le contrôle des processus, ce qui a permis de raccourcir les délais de production. La possibilité de modifier les conceptions numériquement permet à un même équipement de produire différentes coques et différents composants sans nécessiter un nouveau moule pour chaque pièce.
L’UMaine se prépare également à ouvrir son usine du futur au sein du nouveau bâtiment GEM de 5 100 mètres carrés, ce qui permettra d’accroître encore les capacités de fabrication additive et convergente à grande échelle de l’université.
« L’usine du futur nous permettra d’accroître considérablement nos capacités et d’atteindre un taux de dépôt de 500 kg par heure », a déclaré Dagher, reconnaissant le soutien fédéral qui a contribué à faire avancer le projet.
Crédit : Université du Maine
Industrie manufacturière et défense nationale
Selon Collins, ce lancement démontre le potentiel de cette recherche pour l’industrie manufacturière et la défense nationale américaines. Cette technologie pourrait trouver des applications au-delà de la construction navale commerciale, notamment pour les navires autonomes, les patrouilleurs, les navires logistiques, les plateformes de capteurs, les pièces de rechange et d’autres systèmes spécialisés. Les conceptions numériques peuvent également être adaptées à différentes missions ou environnements opérationnels sans qu’il soit nécessaire de fabriquer au préalable de nouveaux moules et outillages.
3Dirigo X a été développé dans le cadre de l’initiative de prototypage rapide accéléré, qui a réuni l’UMaine avec des organismes de recherche de défense nationale, des laboratoires nationaux et des partenaires industriels pour faire progresser la technologie de fabrication à grande échelle.
DeVries a expliqué que la fabrication numérique permet aux ingénieurs de tirer des enseignements de chaque production et d’améliorer les conceptions futures. « La fabrication numérique nous permet de créer le jumeau numérique », a-t-il déclaré. « Elle optimise notre cycle de conception, notre modélisation des tests et nos itérations, afin que chaque nouvelle copie soit bien plus performante que la précédente. »
Tester la technologie pour une utilisation réelle
DeVries a souligné que ce lancement représente une nouvelle étape de développement et non la fin des recherches. « Ce n’est pas une ligne d’arrivée. Ce bateau entame un nouveau chapitre, mis à l’épreuve pour évaluer son aptitude à naviguer dans les eaux de l’Atlantique, sa capacité à résister aux contraintes et à la durée d’utilisation. Ces aspects doivent être évalués. Nous devons comprendre les implications de ces tests et intégrer ces données à nos modèles. »
Pour passer d’un prototype concluant à une utilisation généralisée, la technologie devra être reproductible, inspectable et abordable. L’objectif n’est pas de remplacer les chantiers navals traditionnels ni la main-d’œuvre qualifiée, mais de fournir un outil supplémentaire permettant de réduire la dépendance aux moules spécialisés, d’accélérer les modifications de conception et d’accroître la capacité de production.
Ce projet offre également aux étudiants de l’UMaine une expérience pratique des technologies de fabrication avancées, de la conception numérique, des sciences des matériaux et de l’IA, tout en travaillant aux côtés de chercheurs.
Le Centre des structures et composites avancés a employé plus de 3 000 étudiants stagiaires au fil des ans, renforçant ainsi la mission R1 de l’université axée sur l’apprenant en offrant aux étudiants une expérience pratique de recherche et de travail.
