Laissons Igor Sikorsky, l’aviateur et concepteur d’avions russo-américain à qui l’on doit le premier aéronef à rotor viable, le soin de résumer le défi commun auquel l’industrie aérospatiale était alors confrontée, et encore maintenant : le besoin crucial d’opérations d’entretien, de réparation et de révision des aéronefs.
Nonobstant l’humour pince-sans-rire de Sikorsky, ce que décrit l’inventeur de l’hélicoptère est exactement le scénario dont vous ne voulez surtout pas dans le monde réel. Même si votre pilote est très vigilant, lui demander de résoudre des problèmes d’ingénierie en plein vol n’est pas très raisonnable. Idéalement, le dépannage devrait se faire au sol, bien avant le décollage de l’avion ou le lancement du vaisseau spatial.
Aujourd’hui, les opérations de maintenance, de réparation et de révision, connues dans le secteur de la fabrication sous l’acronyme MRO, constituent un sous-secteur industriel à part entière.
Avec un marché mondial estimé à 656 milliards de dollars, qui devrait dépasser les 800 milliards de dollars d’ici 2032, il incombe aux leaders de l’industrie de garantir une sécurité maximale dans toutes les applications aérospatiales. Dans son acception la plus large, la MRO désigne les processus et activités impliqués dans le maintien des machines, équipements et systèmes dans un état de fonctionnement optimal. Cela signifie qu’ils sont réparés en cas de dysfonctionnement et révisés si nécessaire pour prolonger leur durée d’exploitation.
Technologie aérospatiale et de numérisation 3D
La MRO est essentielle dans des industries comme l’aviation, l’automobile, la fabrication et les services publics pour garantir la fiabilité et l’efficacité de toutes les pièces, montages et sous-ensembles. Tout est couvert, des tâches de maintenance de routine aux réparations correctives, ce qui implique le démontage, l’inspection, la réparation ou le remplacement de pièces, et le remontage de l’équipement.
Les technologies de numérisation laser 3D, par leur nature même (vitesse de capture des données, précision des résultats, portabilité et répétabilité des performances), constituent un ensemble d’outils idéal pour l’industrie aérospatiale, soutenues en partie par la renaissance des partenariats entre secteur public et privé en plein essor.
Maintenant que le secteur a en grande partie récupéré ses pertes récentes, la prochaine étape est la croissance. Comme dans toute application de fabrication, l’augmentation de la cadence est essentielle à cette croissance ; davantage de pièces passent par le contrôle qualité et l’inspection, plus rapidement, accélérant ainsi le processus MRO dans l’aviation. L’un des outils clés de cet arsenal de numérisation laser est le laser tracker.
Focus sur les laser trackers
Un laser tracker est un dispositif de mesure de précision conçu pour déterminer le positionnement exact des objets dans l’espace. Des outils tels que le FARO® Vantage Laser Tracker utilisent un faisceau laser pour suivre un réflecteur cible ou un rétro-réflecteur. Le tracker émet un faisceau laser vers le réflecteur, puis mesure le temps que met le faisceau à revenir. En suivant en continu la position du réflecteur, le laser tracker peut déterminer les coordonnées avec une exactitude élevée. Ces mesures sont essentielles pour le contrôle qualité dans l’aérospatiale, l’alignement et les besoins de rétro-ingénierie.
Idéal pour les applications à grande échelle, des exemples spécifiques dans le domaine aérospatial incluent :
- Moteurs : révision et réparation des moteurs à réaction et des turbopropulseurs, garantissant les performances et le respect des normes de sécurité
- Train d’atterrissage : maintenance et inspection pour prévenir les défaillances et garantir un décollage et un atterrissage en toute sécurité
- Avionique : mise à niveau et réparation des systèmes électroniques pour la navigation, la communication et la surveillance
- Fuselage et ailes : Réparations structurelles, y compris la réparation des fissures et de la corrosion
- Systèmes hydrauliques : maintenance des composants qui contrôlent le train d’atterrissage, les freins et les surfaces de commande de vol
Les vaisseaux spatiaux n’échappent pas à la règle. Eux aussi ont besoin d’alignement et d’étalonnage, qu’il s’agisse des propulseurs et des systèmes de propulsion, des panneaux solaires, des boucliers thermiques, des systèmes de communication ou d’une multitude d’instruments scientifiques en constante évolution et fréquemment mis à jour.
Comme tout outil de numérisation laser 3D, les laser trackers sont utiles pour assurer un alignement précis des pièces. Dans l’industrie aérospatiale, cela concerne aussi bien les ailes et les panneaux solaires, le fuselage et le corps principal du vaisseau, que les pièces de moteur (comme précédemment pour les avions). Il peut aussi s’agir d’inspecter les composants pour la mesure exacte de l’usure générale (les vitesses de rentrée en orbite terrestre basse peuvent dépasser 27 000 km/h avec des températures avoisinant les 2 500 °C), le calibrage des outils et des fixations (en s’assurant que les machines qui fabriquent les machines respectent les tolérances) et la rétro-ingénierie, créant des modèles détaillés de pièces existantes pour la réplication ou l’amélioration.
Pour les missions lunaires Artemis prévues par la NASA, trois capsules spatiales Orion sont actuellement en construction et une quatrième est en commande. Pour que quatre engins spatiaux en fabrication soient rigoureusement identiques, un appareil comme un laser tracker s’avère particulièrement précieux.
Garder le cap : synergie entre matériel et logiciel
Au-delà des applications spécifiques à l’aérospatiale, l’utilisation d’un laser tracker pour l’assemblage de grandes pièces présente d’autres avantages. Citons notamment la facilité d’utilisation générale de l’appareil et sa portabilité. Contrairement à une machine à mesurer tridimensionnelle classique, avec un tracker laser, il n’est pas nécessaire de déplacer la pièce à mesurer pour la rapprocher de la machine. C’est la machine que vous amenez à la pièce. Cela permet de gagner du temps et d’augmenter la précision, car il y a moins de repositionnements à effectuer. De plus, par rapport aux CMM, les laser trackers présentent une courbe d’apprentissage moins raide et sont plus sûrs à utiliser.
En effet, les laser trackers comme le Vantage rendent les mesures sur site si faciles et rapides qu’ils réduisent les temps de cycle d’inspection jusqu’à 75 %. Ces mesures peuvent être comparées aux données CAO nominales en quelques secondes, ce qui permet aux équipes d’effectuer des ajustements bien documentés ou de procéder en toute confiance. Comme indiqué ci-dessus, des améliorations de vitesse comme celle-ci augmentent la cadence, ce qui, de fait, suralimente l’ensemble de l’industrie aérospatiale.
Cette technologie présente également une compatibilité logicielle étendue, en particulier avec FARO® CAM2® Software, ainsi qu’avec de nombreux fournisseurs tiers. FARO CAM2 Software est toutefois conçu pour une utilisation spécifique avec n’importe quelle CMM portable FARO, permettant aux opérateurs de capturer des mesures exactes, idéal pour les tâches d’assurance qualité et d’inspection dans l’aérospatiale.
Conçu pour gérer les routines d’inspection répétées, avec analyse en temps réel des tendances et maîtrise statistique des procédés (SPC), le logiciel offre la possibilité d’utiliser plusieurs dispositifs de mesure ensemble pour mesurer rapidement de grandes composantes, un maillage de qualité métrologique au format STL fiable pour mesurer une pièce de référence (un prototype ou un échantillon vérifié pour répondre à toutes les spécifications de conception et tolérances), ainsi que le système de dimensionnement et de tolérancement géométrique (GD&T), une méthode standardisée pour identifier les limites de tolérance en matière de forme, d’orientation et de localisation des caractéristiques d’une pièce.
FARO CAM2 offre également des fonctionnalités de reporting qui permettent aux organisations de partager des données de mesure et des résultats à tout moment, avec n’importe quel membre de l’organisation. En outre, il fournit des résultats d’inspection en temps réel dans un ensemble convivial de rapports visuels adaptables, tout en donnant un aperçu des variations de processus et des alertes. Ces informations contribuent à éviter les réusinages longs et coûteux, permettant aux entreprises aérospatiales d’améliorer leurs opérations de maintenance, de réparation et de révision.
Approche avant atterrissage
Malgré son immense intelligence et sa grande clairvoyance technologique, il est difficile d’imaginer qu’Igor Sikorski aurait pu prédire avec une quelconque précision à quel point le monde a progressé au cours du demi-siècle qui s’est écoulé depuis son décès.
Aujourd’hui, l’industrie aérospatiale a considérablement mûri. Ce qui a commencé en 1903 par un prototype de biplan capricieux et un vol de 12 secondes à 120 pieds à Kitty Hawk, en Caroline du Nord, a en quelque sorte parcouru plus de 24 milliards de kilomètres (si l’on considère les vaisseaux spatiaux Voyager I et II), et ce n’est pas fini. Plus près de nous, la Federal Aviation Administration rapporte que son Air Traffic Organization (ATO) gère plus de 45 000 vols et 2,9 millions de passagers aériens chaque jour sur plus de 75 millions de kilomètres carrés d’espace aérien. Cela représente plus de 16 millions de vols chaque année. Les contraintes de MRO pour un calendrier aussi rigoureux sont stupéfiantes, sans parler de la flotte mondiale.
Bien entendu, l’histoire passionnante de l’industrie aérospatiale va bien au-delà des kilomètres enregistrés et de la distance parcourue. Tout le travail accompli en coulisses, par exemple, n’est pas toujours mis en lumière : le temps, l’énergie et les efforts consacrés à garantir que chaque aéronef et chaque vaisseau spatial est apte à voler. La MRO est le sous-secteur industriel qui rend tout cela possible.
Les outils de numérisation laser 3D, tels que les laser trackers en général et le Vantage Laser Tracker de FARO en particulier, contribuent à améliorer considérablement la sécurité d’une quantité d’engins volants dans le ciel ou dans l’espace. De plus, ils assistent les ingénieurs aérospatiaux dans leurs efforts continus pour limiter le réusinage, les déchets et les rebuts, gagner du temps et augmenter la cadence, afin que l’industrie dans son ensemble puisse continuer à progresser.
Même si Igor Sikorsky n’a pas anticipé la technologie d’aujourd’hui, il avait plus que raison lorsqu’il louait l’ingéniosité humaine à l’origine de nos produits quasi miraculeux.
« Le travail créatif… demeure un facteur extrêmement vital pour le progrès de l’humanité. Le travail de l’individu reste encore aujourd’hui l’étincelle qui fait avancer l’humanité. »
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