Comment construire une presse de forge de 50 000 tonnes

Comment construire une presse de forge de 50 000 tonnes

La révolution de la conception aéronautique dans les années 1940 et 1950

• L’invention du moteur à réaction a permis aux avions de voler plus haut et plus vite
• Nouvelles technologies aéronautiques : besoin de matériaux comme l’Inconel et le titane, ainsi que de méthodes de fabrication puissantes
• L’utilisation de grandes pièces forgées et extrudées était considérée comme une avancée technologique prometteuse

Les avantages du forgeage et de l’extrusion

• Forgeage : méthode de fabrication qui consiste à former le métal par pression
• Extrusion : procédé qui consiste à presser le métal à travers une ouverture de forme spécifique
• L’utilisation de grandes pièces forgées et extrudées permet d’obtenir des composants plus fins, plus légers et plus résistants
• Offre des propriétés mécaniques plus homogènes que l’usinage

Pourquoi de grandes presses étaient nécessaires

• La fabrication de grandes pièces forgées et extrudées nécessitait des presses d’une taille sans précédent
• Dans les années 1950, le département de la Défense a lancé le programme des grandes presses, avec la construction de 4 grandes presses de forgeage et de 6 presses d’extrusion

L’origine du programme des grandes presses

• L’Allemagne développait de grandes presses depuis les années 1920
• Les États-Unis ont pris conscience des capacités allemandes en matière de grandes presses en 1942 et ont commencé à développer leurs propres grandes presses
• Après la capitulation allemande, les États-Unis et l’Union soviétique se sont partagé les grandes presses allemandes et leurs plans de conception

Le lancement du programme des grandes presses

• En 1950, le département de la Défense a lancé un programme de construction de 17 grandes presses
• Au final, 10 presses ont été construites : 4 presses d’extrusion et 6 presses de forgeage
• Les presses étaient exploitées en étant louées à l’industrie civile

La construction des grandes presses

• La construction des presses a commencé en 1952
• La presse de forgeage de 50 000 tonnes avait la taille d’un immeuble de 10 étages
• Les composants de la presse ont été fabriqués aux États-Unis et dans le monde entier

Les résultats des grandes presses

• Forte réduction du nombre de pièces d’avion et des coûts de fabrication
• Les grandes presses ont permis de traiter divers métaux
• Utilisées pour de nombreux usages, notamment les avions militaires et commerciaux, les engins spatiaux et les sous-marins

Conclusion

• Le programme des grandes presses est un bon exemple de transfert de technologies militaires vers le civil
• Les progrès des technologies de fabrication jouent un rôle important dans les avancées technologiques
• Des méthodes de fabrication innovantes similaires aux grandes machines de moulage de Tesla restent toujours possibles

Le résumé de GN⁺

• La presse de forgeage de 50 000 tonnes a considérablement réduit les coûts de fabrication aéronautique tout en améliorant les performances
• Le programme des grandes presses montre comment les technologies militaires peuvent contribuer à l’industrie civile
• Des exemples modernes comme les grandes machines de moulage de Tesla existent encore
• Les progrès des technologies de fabrication jouent un rôle important dans les avancées technologiques
• Les grandes presses ont fortement contribué au succès de l’industrie aéronautique américaine

[GN⁺]

Commentaires Hacker News

• Avantages du forging : il permet d’orienter le grain en fonction des contraintes propres à une conception donnée

  • Le simple fait de comprimer l’acier ne le rend pas plus résistant
  • Les câbles en acier sont étirés à plusieurs centaines de fois leur longueur d’origine pour augmenter leur résistance
  • Cela exige un processus d’optimisation plus complexe que le simple façonnage de la forme finale
  • Par exemple, une bielle de piston doit être résistante dans le sens de la longueur, on la fabrique donc en étirant un lingot court et épais
  • Pour fabriquer une poutre en I, il est plus solide d’étirer les bords que d’amincir le milieu à coups de marteau
  • Pour les pièces complexes, ce processus peut être aussi complexe qu’un problème d’ingénierie moderne

• Formage explosif : méthode consistant à utiliser des explosifs chimiques puissants pour plaquer de force le matériau à former contre un moule

  • Peut générer des pressions comparables au forgeage à pression intermédiaire
  • Permet de produire facilement et avec précision des formes cylindriques ou sphériques complexes
  • Utilisé dans la fabrication d’aimants supraconducteurs
  • Utilisé par les fabricants de scanners IRM

• Programme Heavy Press : au début des années 2000, il était utilisé pour tous les avions militaires américains ainsi que pour les appareils d’Airbus et de Boeing

  • Les économies réalisées sur le bombardier B-52 dépassent le coût total du programme
  • J’ai trouvé intéressant de découvrir ce programme pour la première fois
  • Je me demande si d’autres procédés pourraient, eux aussi, redéfinir une industrie ou une manière de concevoir

• Importance stratégique des grandes presses : elle est souvent mal comprise par les responsables politiques

  • Déçu que le gouvernement britannique n’ait pas financé de grandes presses
  • Heureusement que le gaz naturel est bon marché et qu’il n’y a pas de problèmes de chaîne d’approvisionnement

• Taille des grandes presses : une presse de 50 000 tonnes a la taille d’un immeuble de 10 étages et une force suffisante pour soulever un cuirassé

  • Après la capitulation de l’Allemagne, les États-Unis et l’URSS se sont partagé les grandes presses allemandes et les ingénieurs en fusées
  • Les États-Unis ont démonté quatre presses allemandes pour les transporter sur leur sol
  • C’est similaire à la manière dont l’URSS a démonté des usines pendant la guerre pour les déplacer vers l’arrière

• Leçon pour les défenseurs du libre marché : le libre marché laisse parfois passer des opportunités

  • Une intervention avisée de l’État peut apporter de grands bénéfices au public

• La plus grande presse au monde : une presse de 60 000 tonnes construite en 2018 se trouve dans le comté de Los Angeles, en Californie

• Le sens du travail : il est important qu’il apporte quelque chose de spécial, pas seulement un salaire

  • Les discussions sur le développement des capacités industrielles se concentrent sur le coût élevé du travail ou sur le manque d’intérêt du capital pour l’investissement
  • J’aimerais comprendre la durée d’activité garantie que le gouvernement a offerte pour faire participer les entreprises, ainsi que les autres procédés industriels qui ont échoué
  • Je me demande pourquoi cela n’a pas marché dans l’industrie solaire

• Fabrication des cuves de réacteur en Amérique du Nord : impossible de les produire sans les découper puis les souder

  • Une entreprise canadienne se prépare à fabriquer des cuves pour petits réacteurs
  • Rien n’indique encore qu’il s’agisse d’un nouveau Nuscale 2.0

• Programme lancé dans les années 1950 : 6 des 10 presses sont toujours en service