What are the skills and competencies required for 3D printing aircraft design engineers?

(a) In-depth Technical Knowledge in 3D Printing - Understanding the various additive manufacturing processes, materials & applications specific to aerospace. This includes familiarity with standards like ASTM F2792 & ISO/ASTM 52900. (b) Advanced CAD Skills (c) Materials Science Expertise (d) Structural Analysis & Thermodynamics (e) Understanding the principles of aerodynamics (f) Problem-solving & Creativity (g) Project Management skills (h) Familiarity with aerospace regulations and standards (FAA, EASA, etc.) (i) Quality Assurance & Data Analysis

Avant de vouloir s'attaquer à la modélisation d'avions pour l'impression 3D, il faut bien être conscient du contexte dans lequel on se place : - Imprimer en 3D des avions grandeurs complets est à l'heure actuelle impossible. - Si on parle d'avions complets, il s'agira donc de modèles réduits radiocommandés, sans passagers. - Si on parle d'éléments constitutifs d'un avion, l'impression 3D sera essentiellement utilisée pour du prototypage. - Il existe des procédés d'impression 3D, comme le frittage laser, qui permettent désormais de réaliser des pièces complexes structurelles d'avions grandeurs, mais c'est plutôt réservé à des pièces de petite taille et il faut souvent passer par un post-traitement.

Another key skill is design optimization, which allows for the creation of lightweight, structurally optimized parts. This is because 3D printing allows for the creation of complex internal structures that can be optimized for strength and weight. This is particularly important in industries such as aerospace and automotive, where weight reduction is critical for improving fuel efficiency and performance, design optimization can be done manually by iterations or with optimization software like carbon3d

Comme dit précédemment, je me place dans le cadre de l'impression 3D d'avions complets de taille réduite et radiocommandés. Dans ce contexte, le poids final du modèle est un éléments fondamental, ainsi que le respect des profils d'aile. Pour obtenir les deux, il faudra intégrer des renforts dans les ailes en laissant un espace fin entre les renforts et la peau de l'aile. D'après mon expérience et mes essais, cela nécessite à la fois un logiciel performant au niveau du travail des surfaces (comme Onshape par exemple), et un utilisateur qui maîtrise parfaitement son utilisation. Il sera par exemple compliqué d'utiliser un logiciel comme SketchUp pour réaliser un avion complet, sa gestion des surfaces n'est pas assez fine.

Selon moi l'impression 3D d'avions complets permet surtout d'avoir un seul procédé de fabrication pour la réalisation intégrale d'un modèle, avec notamment l'intégation des charnières, des supports de servos, et des surfaces courbes non développables. Lors de l'assemblage du modèle, il faudra souvent ajouter des renforts comme des tubes en carbone, mais dans l'ensemble l'assemblage sera rapide (collage à la cyano) et l'aspect du modèle sera très réaliste. L'inventivité du concepteur permettra d'optimiser le montage, la résistance, et d'aller vers des modèles plus grands en mixant les techniques (structure plastique double épaisseur, peau stratifiée, longerons stratifiés en place...).

Proficiency in simulation software is critical for predicting how designs will perform under real-world conditions. Engineers must be skilled in using simulation tools to analyse airflow, stress points, and thermal dynamics. For example, at an aerospace design company where I worked, engineers regularly used ANSYS for finite element analysis (FEA) and computational fluid dynamics (CFD) simulations to optimise the aerodynamic performance and structural integrity of components designed for 3D printing. The field of 3D printing evolves rapidly, requiring engineers to continuously update their skills and knowledge. Commitment to ongoing professional development through courses, seminars, and research is necessary.

On pourra suivre avec intérêts les travaux sur les grands planeurs (3m d'envergure et plus) du groupe FB "ASW 15-3D". On y trouve de beaux exemples de mixage des techniques : impression 3D + stratification à la résine UV par exemple.