Dans l’aérospatiale – qu’il s’agisse de voyages dans l’espace, de turbopropulseurs ou de fabrication d’avions à réaction – un défaut, une mauvaise mesure ou une légère erreur peut faire la différence entre un lancement réussi et un échec de mission. C’est pour cette raison que les entreprises aérospatiales ont les exigences les plus strictes en matière de qualité et de précision dimensionnelle.
Fabriquer des pièces aérospatiales ayant un tel niveau d’exigence de qualité est extrêmement difficile. Avec les inspections post-usinage traditionnelles, bon nombre de ces pièces risquent de devoir être complètement mises au rebut ou retravaillées. Ces rebuts et retouches peuvent entraîner un gaspillage de matériel, des arrêts de ligne de production et des problèmes de chaîne d’approvisionnement à la fois pour les fabricants d'équipements d'origine (OEM) et pour les fournisseurs connectés. En fin de compte, cela conduira à une augmentation des coûts et à des retards de programmes, des résultats qui sont inacceptables pour tout leader du marché.
Une façon d'atténuer considérablement ces problèmes est d’utiliser des équipements de métrologie portables, tels que des trackers laser, des bras de machines de mesure tridimensionnelles (MMT), et des logiciels de métrologie 3D. L’équipement peut être utilisé pour inspecter rapidement les premiers articles, vérifier les dimensions pré-usinées, et positionner la pièce brute de façon à assurer un usinage sans heurts — évitant ainsi le gaspillage de matériel, d’énergie et de temps.
De nombreuses pièces aérospatiales sont volumineuses. Pour cette raison, le temps d’usinage de ces pièces est très élevé et le temps de retouche peut être important. Pour minimiser ce temps de reprise, de nombreux opérateurs utilisent des trackers laser et des logiciels de métrologie 3D afin de vérifier la qualité de la pièce pendant le processus d’usinage. C’est un énorme avantage, car il permet aux fabricants d'identifier les problèmes au fur et à mesure qu’ils surviennent — permettant ainsi à l’opérateur de retravailler la pièce plus tôt et plus rapidement, et assurant ainsi la qualité de la pièce lorsqu’elle est retirée de la machine. En raison des exigences de haute précision et de la grande taille des pièces, la vérification en cours de fabrication comme celle-ci est plus facile lorsqu’elle est effectuée avec des trackers laser 3D de haute qualité.
Selon une étude de cas récente, une entreprise aérospatiale a constaté que son flux de travail de contrôle de la qualité pouvait être effectué « deux fois plus rapidement » avec des trackers laser et des logiciels de métrologie 3D, par rapport au même travail effectué sans cette technologie.
Enfin, l’équipement d’usinage peut également être étalonné à l’aide de trackers laser. Le tracker laser peut mesurer la position réelle de la machine par rapport à la position prévue sur l’ensemble du débattement de la machine ; ces informations peuvent ensuite être utilisées pour ajuster les paramètres d’usinage pour une fabrication plus précise. Cela permettra d’améliorer la qualité des futures pièces usinées, réduisant ainsi les coûts et les dépassements de calendrier.
Après l’usinage, l’assemblage des pièces dans un engin final peut être encore plus difficile car des désalignements mineurs peuvent conduire à des défauts critiques. C’est un domaine où les solutions de métrologie portables — y compris les trackers laser et les bras de MMT portables — peuvent être extrêmement puissantes. Pour maximiser la production et minimiser les déchets, les organisations aérospatiales utilisent ces solutions de métrologie pour mesurer la qualité de l’assemblage et l’ajuster avec le retour en temps réel du logiciel de métrologie. Avec ce processus, l’opérateur peut être certain que l’assemblage final aura la bonne dimension et qu'il n’aura pas à le retravailler plus tard. Et lorsqu’il est associé à un logiciel puissant avec des capacités d’automatisation, cela permet même à des opérateurs de différents niveaux de compétences de se sentir confiants dans l’exécution de leurs tâches.
Cela montre comment et pourquoi les trackers laser et les logiciels de métrologie 3D sont absolument essentiels au succès des entreprises de l’aérospatiale — à la fois en s’assurant que la qualité réponde aux normes les plus élevées et en utilisant des outils plus intelligents pour éliminer les pertes de temps, les rebuts et les problèmes de chaîne d’approvisionnement.
Cependant, pour qu’une organisation puisse mettre en place avec succès des trackers laser dans son processus, il existe quelques exigences essentielles. Les OEM doivent toutes les prendre en considération lors de la mise à jour et de l’optimisation de leurs flux de travail.
Aspects importants d’une solution de tracker laser 3D pour les flux de travail de l'aérospatiale.
- Portabilité
- Une chose que la solution de métrologie doit absolument être : portable ! Elle doit pouvoir être transportée là où le travail se déroule. Il ne sert à rien de mettre en œuvre une solution si cela signifie ouvrir un tout nouveau laboratoire de contrôle qualité qui ralentira les opérations. Les pièces doivent être mesurées et la qualité doit être vérifiée sur la ligne de production elle-même pour que les opérations soient les plus efficaces. C’est pourquoi les trackers laser et les MMT portables sont une solution innovante au problème particulier de la qualité aérospatiale.
- Les pièces et assemblages aérospatiaux sont très volumineux et encombrants. Le déplacement de ces gros objets vers le laboratoire d’inspection peut prendre beaucoup de temps et le risque de dommages pendant le transport est faible mais très coûteux. Disposer d’un équipement de mesure portable permet aux OEM d'effectuer une inspection ou un assemblage assisté par métrologie directement là où se trouve la pièce, ce qui réduit le temps, les coûts et les risques.
- Étant donné que la fabrication ne se produit généralement pas dans un espace à température contrôlée, la solution de métrologie doit être capable de mesurer les pièces avec précision dans cet environnement. Le matériel doit être capable d’atteindre la précision souhaitée sur une large plage de températures et de degrés d’humidité, y compris toute procédure de compensation. Les logiciels de métrologie intelligents doivent également avoir des algorithmes de compensation de température intégrés, prenant en charge la dilatation / contraction thermique des matériaux à mesure que la température change. Encore une fois, si une organisation doit construire un laboratoire spécial à température contrôlée pour sa solution de contrôle qualité, cela ne saisira pas les avantages importants de la métrologie portable.
- Portée
- L’outil de métrologie portable doit avoir l'étendue nécessaire pour mesurer les dimensions critiques du projet. Surtout quand il s’agit de l’aérospatiale, les pièces peuvent être énormes – parfois jusqu’à 80 mètres pour les véhicules de lancement ou les gros avions – nécessitant donc un outil avec une large étendue. Bien sûr, pour les petites opérations comme la fabrication de turbopropulseurs ou d'avions à réaction pour les petites entreprises, la taille des pièces peut être plus petite. Mais il est toujours important pour les fabricants de s’assurer que leurs trackers laser 3D ont l'étendue requise pour leurs projets passés et leurs potentielles conceptions futures.
- Pour les pièces plus petites, une MMT portable peut suffire, mais elle doit avoir la portée nécessaire pour mesurer l’ensemble du volume.
- Il est inévitable pour les OEM de déplacer l’appareil pour couvrir une pièce ou un assemblage de très grande taille. On pense souvent que le déplacement d’un appareil peut dégrader la précision du réseau de mesure. Cependant, les logiciels de métrologie intelligents peuvent améliorer considérablement la précision avec leurs capacités de regroupement de réseau, en tirant parti de la forme d’incertitude spécifique des mesures du tracker laser.
- Une grande partie du monde de l’aérospatiale se tournant également vers les drones, les aéronefs électriques à décollage et à atterrissage verticaux (eVTOL), et les conceptions d’avions écologiques, il ne suffit pas aux OEM de calculer leurs besoins en métrologie en fonction de projets antérieurs. Les organisations aérospatiales de demain doivent garder l’esprit ouvert quant à ce que leurs ingénieurs et concepteurs pourraient envoyer à l’étage de la chaîne de production à l’avenir.
- Portée
- Outre l'étendue requise pour les trackers laser 3D d’un OEM, quel que soit le matériel qu’ils choisissent d’intégrer à leur flux de travail, il doit pouvoir atteindre toutes les dimensions critiques, tout en conservant la plus grande précision possible.
- L’équipement de métrologie peut être déplacé autour de la pièce pour gagner la ligne de visée et mesurer les zones difficiles d’accès. Mais les OEM de l’aérospatiale doivent tenir compte du fait que cela pourrait ralentir le processus de fabrication – et considérer le coût et le retour sur investissement (ROI) en conséquence.
- Certains trackers laser disposent d’extensions pour aider à atténuer les préoccupations de cette nature. Par exemple, un tracker laser peut avoir une sonde supplémentaire qui peut réduire les déplacements de l’appareil. Ou alors, il peut avoir la capacité d’intégrer un bras de machine à mesurer tridimensionnelle portable (MMTP) dans le système de coordonnées, éliminant ainsi le besoin de déplacer autant la pièce.
- Précision
- Après avoir pris en compte les trois facteurs ci-dessus, il est important de s’assurer que l’équipement de métrologie puisse atteindre la précision requise pour inspecter les tolérances critiques sur les pièces.
- Il est essentiel de tester et de démontrer l'utilisation de tous les outils envisagés dans l’environnement de fabrication réel où ils seront utilisés par une organisation. Les entreprises aérospatiales doivent s’assurer de consulter des experts dans les domaines pertinents – à la fois au sein de leur organisation et en dehors de celle-ci – afin de confirmer que les trackers laser 3D répondent aux normes de précision requises pour s’adapter à leurs flux de travail.
- Afin de se conformer aux normes internes ou internationales, les entreprises aérospatiales qui évaluent une solution de métrologie portable doivent confirmer que les solutions qu’elles envisagent soient certifiées selon une norme connue et traçable, telle que la norme ISO 10360-10.
- Efficacité
- Choisir un logiciel de métrologie avec des outils dédiés adaptés aux flux de travail du tracker laser, est essentiel pour atteindre la plus grande efficacité. À titre d’exemple : un affichage numérique (DRO) large fournit un retour en direct lorsque les travailleurs sont loin de l’ordinateur, ce qui simplifie le processus d’inspection et d’assemblage.
- Les pièces et les assemblages de grande taille impliquent de larges modèles de conception assistée par ordinateur (CAO). Choisir le logiciel de métrologie approprié – capable d’importer de très grands modèles CAO dans leur format de fichier natif, dans les plus brefs délais, tout en permettant une manipulation fluide – est la clé d’un flux de travail efficace. La possibilité de conserver toutes les informations de la CAO d’origine, y compris l’arborescence, permet aux utilisateurs de rechercher dans le modèle CAO importé et d'éliminer rapidement les composants inutiles pour l'inspection ou l'assemblage.
- De puissants algorithmes de dimensionnement géométrique et de tolérance (GD&T) intégrés dans un logiciel de métrologie intelligent permettent une analyse rapide et éliminent les tracas de l’opérateur, qui a maintenant le temps de décoder les problèmes, car toutes les tolérances sont automatiquement évaluées. Le logiciel de métrologie avec définition complète basée sur un modèle (MBD) permet d’importer des informations GD&T directement à partir de modèles CAO, ce qui permet à l’opérateur de gagner du temps.
En fin de compte, les trackers laser 3D sont des outils incroyables qui peuvent être mis en œuvre dans les flux de travail aérospatiaux. Ils offrent à la fois des avantages au niveau humain – en assurant que le plus haut niveau de qualité soit utilisé dans la zone de fabrication – et des avantages organisationnels – en maximisant les gains de temps et en minimisant les rebuts, les retouches et les matériaux gaspillés. De plus, alors que le monde continue d’innover pour atteindre zéro émission de carbone, les technologies efficaces telles que les trackers laser sont l’un des moyens par lesquels l’industrie aérospatiale peut aider à faire sa part pour atteindre cet objectif.