ArianeGroup et Institut Soudure

Le FSW, une technologie qualifiée pour les applications spatiales

Positionner le procédé fsw pour le soudage de composants en aluminium en alternative au procédé traditionnel de soudage à l’arc (TIG).

Le procédé FSW est une technologie de soudage à l’état solide qui permet, par un outil de soudage mis en œuvre de manière automatisée par une machine spéciale (CN ou robot), de réaliser le soudage de proche en proche sans fusion des métaux ni métal d’apport. Il offre ainsi de nombreux avantages tels que :
◆ L’amélioration de la qualité et des caractéristiques mécaniques de l’assemblage soudé (en statique et en fatigue) par une réduction drastique de l’affectation thermique du matériau
◆ La réduction des coûts de fabrication par l’absence de consommables (pas de métal d’apport, pas de gaz de protection), les vitesses de soudage élevées, le faible taux de rebut et des opérations post-soudage limitées (usinage, contrôle)
◆ L’allègement des structures et la réduction de la matière première nécessaire
◆ Le respect de l’environnement : procédé propre et sans émanations nocives (pas de gaz ou poussières de soudage, pas de projections ni de rayonnements électromagnétiques).

Le choix du procédé FSW par ArianeGroup est une rupture technologique par rapport au procédé de soudage à l’arc (TIG) habituellement utilisé et qualifié dans ce secteur pour le soudage de structures spatiales. Un des objectifs du
projet a été d’accroître la maturité technologique du procédé FSW. L’industrialisation de ce procédé est un investissement lourd et coûteux, rendant nécessaire de procéder pas a pas, en commençant par des démonstrations permettant de quantifier les gains potentiels en termes de coûts de production et de masse structurale :
◆ répétabilité du procédé en raison de son automatisation
◆ optimisation en amont du design des structures et la réduction des épaisseurs nécessaires permettant d’optimiser le ratio économique ≪ Buy to Fly ≫

Le développement de démonstrateurs permet aussi d’identifier au plus tôt les risques potentiels et leurs solutions lors de l’industrialisation du produit final a l’échelle 1.

Une étroite collaboration a été mise en place entre l’Institut de Soudure (expérience du FSW et moyens au niveau du Centre IS de Goin) et RJ Industrie (expérience et savoir-faire dans la réalisation d’outillages complexes de grandes dimensions).
Par ailleurs, ArianeGroup et l’Institut de Soudure ont eu l’opportunité d’accompagner ce changement de procédé de soudage par un changement de matériau, en remplaçant le classique alliage Al-Cu 2 219 par un alliage Al-Cu-Li nouvelle génération 2 195 (finalement non retenu).

Les paramètres du procédé ont été établis et des démonstrateurs représentatifs d’une virole de réservoir ont été réalisés avec succès et validés jusqu’à un niveau de qualification TRL5. Le procédé FSW est aujourd’hui la technologie d’assemblage choisie par ArianeGroup pour l’assemblage de plusieurs composants dont les réservoirs cryogéniques du lanceur européen Ariane 6.

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