Fabrication additive pour systèmes de haute performance

le 25 juillet, 2018

La date de fermeture de ce défi a été prolongée au 23 août 2018, 14:00 HAE.

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Le présent avis du défi est publié en vertu de l’appel de propositions du programme Solutions innovatrices Canada (EN578-170003/B).

Veuillez consulter les documents de l’appel de propositions qui contiennent le processus de soumission d’une proposition.

TITRE DU DÉFI: Fabrication additive pour systèmes de haute performance

PROMOTEUR DU DÉFI : Ministère de la Défense nationale (MDN)

Étapes à suivre :

Étape 1 : lire ce défi

Étape 2 : lire l’appel de propositions

Étape 3 : proposer votre solution

Mécanisme de financement : contrat

VALEUR MAXIMALE DU MARCHÉ

Ce défi peut amener la création de plusieurs contrats.

Le financement maximal pour tout contrat de la phase I découlant de ce défi est de 200 000,00 $ CAD (taxes en sus), incluant les dépenses relatives à la livraison et aux déplacements ainsi que les frais de subsistance, s’il y a lieu.

Le financement maximal pour tout contrat de la phase 2 découlant de ce défi est de 1 000 000,00 $ CAD (taxes en sus), incluant les dépenses relatives à la livraison et aux déplacements ainsi que les frais de subsistance, s’il y a lieu. Seules les entreprises admissibles qui ont complété la phase 1 avec succès seront prises en considération dans le cadre de la phase 2.

La divulgation de l’estimation du financement disponible est faite de bonne foi et n’engage aucunement le Canada à payer cette somme.

DÉPLACEMENTS : On ne prévoit aucun déplacement.

Sommaire du problème

Le ministère de la Défense nationale (MDN) est à la recherche de nouvelles solutions pour faire progresser le domaine des technologies de fabrication additive pour les secteurs de la défense et de la sécurité.

Énoncé du problème

Les technologies de fabrication additive (TFA) ont connu une évolution importante, cependant l’utilisation des TFA pour les systèmes de blindage reste essentiellement inexplorée à cause des problèmes associés à la portée et la précision des propriétés mécaniques réalisables et aux difficultés de fabrication. Le MDN souhaite faire progresser les TFA afin de permettre leur application à la conception, à la fabrication et à l’évaluation de systèmes de protection avancés (systèmes de blindage pour le personnel et les plateformes) face aux menaces du champ de bataille telles que les projectiles, les fragments et la surpression du souffle. Cela comprend l’utilisation des TFA pour la fabrication de simulants biologiques (p. ex. os, peau, tissus mous, cerveau, etc.) qui sont utilisés pour évaluer la performance des systèmes de protection face à ces mêmes menaces sur le champ de bataille.

Résultats souhaités et éléments à considérer

Le résultat souhaité est la démonstration que les TFA peuvent élargir la portée et la précision des propriétés et des structures des matériaux pouvant être obtenus, à l’appui des objectifs à court et à long terme suivants :

Résultats à court terme :

• Impression de géométries complexes qui reproduisent de plus en plus à la fois la morphologie et le comportement dynamique du matériau (y compris la défaillance) de structures anatomiques du corps humain (p. ex. impression de répliques haute-fidélité du crâne);
• Impression de composants qui démontrent une avancée significative vers l’obtention de propriétés mécaniques au niveau du matériau (p. ex. en exploitant de nouvelles géométries, la conception de méta-matériaux, les approches biomimétiques, etc.) permettant d’atténuer les effets de la menace sur le soldat ou d’autres plateformes militaires.

Résultats à long terme :

• Impression de multi-matériaux de structures anatomiques bio-fidèles complexes du corps humain, p. ex. les os et les tissus mous et les interfaces entre les deux;
• Impression de systèmes de blindage complexes et sans soudure utilisant des matériaux de haute performance qui peuvent égaler ou dépasser les blindages de pointe actuels pour vaincre les effets de menace balistique et de souffle.

La technologie d’impression des structures bio-fidèles devrait pouvoir être déployée dans des environnements contrôlés tels que les laboratoires de recherche. Elle doit être démontrée par la production de simulants biologiques sélectionnés qui seront soumis à des expériences de validation par rapport à des ensembles de données sur les matériaux biologiques acceptés.

La technologie d’impression des composants de blindage devrait pouvoir être déployée dans un environnement de laboratoire de recherche. La démonstration des progrès dans les propriétés des matériaux peut se faire au moyen d’essais mécaniques, tandis que la démonstration des progrès au niveau des systèmes se fera contre des menace sélectionnées. L’objectif ultime est de déployer ces technologies dans un milieu opérationnel militaire de manière à fournir une capacité de réparation et de remplacement rapide pour les systèmes de blindage qui sont endommagés sur le théâtre d’opérations.

Historique et contexte

Les TFA ont connu une évolution importante au cours de la dernière décennie. Du marché de l’impression 3D grand public à petite échelle à l’impression industrielle de pièces d’avion métalliques et à la production de divers matériaux biocompatibles, l’éventail des caractéristiques des matériaux que l’on peut obtenir des TFA semble être en constante expansion. Malgré son énorme potentiel, l’utilisation des TFA dans le domaine très exigeant des systèmes de blindage est à peu près inexplorée.

L’obstacle actuel à l’utilisation des TFA pour les systèmes de blindage est la gamme et la précision des propriétés mécaniques réalisables. Par exemple, les systèmes de blindage sont soumis à des conditions de charge extrêmes et exigent des matériaux extrêmement performants possédant un ensemble particulier de propriétés mécaniques de haut niveau (p. ex. dureté, robustesse, modularité et résistance) qui semblent actuellement inaccessibles avec les TFA. En ce qui concerne la fabrication des simulants biologiques humains utilisés dans l’évaluation de la performance des blindages, la difficulté consiste à atteindre le niveau de précision et de cohérence requis pour reproduire avec succès la structure des matériaux biologiques ainsi que leur réponse mécanique, jusqu’à la défaillance, dans une palette de conditions de charge dynamique. 

Le MDN croit que la première étape vers l’application des TFA à la fabrication et à l’évaluation des systèmes de blindage consiste à élargir la gamme et la précision des propriétés des matériaux qui peuvent être obtenues. Cela ouvrira de nouvelles possibilités dans le domaine de la capacité de survie des plateformes et du personnel, et stimulera l’innovation dans l’industrie canadienne de la protection, ce qui se traduira par des capacités accrues pour les Forces armées canadiennes. Le MDN prévoit que les avantages potentiels des TFA, lorsqu’ils s’appliquent à la protection, sont :

1. La capacité de créer des formes impossibles avec les procédés de fabrication actuels pour les céramiques balistiques, les métaux et les matériaux transparents haute performance.

• Permettre une réduction du poids, une protection optimisée et une conception sur mesure du système de protection individuelle pour un meilleur ajustement et une réduction de la charge.

2. La capacité de créer des assemblages sans couture de formes complexes.

• Supprimer les faiblesses pour une meilleure protection.

3. La capacité de produire des composantes de blindage sur le terrain.

• Permettre le remplacement rapide des plaques endommagées, la production sur demande et un gain logistique significatif.

4. La capacité de fabriquer des agents de simulation du corps de haute précision à faible coût.

• Permettre des tests destructifs à faible coût des systèmes de blindage qui reproduisent mieux les résultats des blessures réelles, en vue d’optimiser les systèmes de blindage.

Demandes de renseignements

Toutes les demandes de renseignements doivent être présentées à l'autorité contractante au moins dix jours civils avant la date de clôture. Pour ce qui est des demandes de renseignements reçues après ce délai, il est possible qu'on ne puisse pas y répondre.