Comment les fabricants peuvent profiter des méthodes de production aérospatiales
Les défis d'ingénierie et de fabrication posés par la construction d'avions et d'engins spatiaux comptent parmi les plus uniques qu'ait relevés l'humanité. Par chance, il n'y a pas besoin de construire des fusées pour tirer profit de la science qui les propulse. Les fabricants de presque n'importe quel produit peuvent améliorer leur efficacité et leur rentabilité en étudiant certaines approches adoptées par l'industrie aérospatiale pour surmonter les obstacles de production comme le gaspillage, le réusinage et les modifications techniques.
Facteurs SwaP-C
Les entreprises utilisant des matériaux composites, comme Spirit, GKN, Boeing, Airbus, Albany Engineered Composites et SpaceX n'ont pas pour habitude de partager leurs procédés brevetés. Elles font pourtant face à des difficultés communes en termes d'ingénierie et de fabrication. L'industrie aérospatiale, comme tous les autres marchés verticaux, doit prendre en compte la taille, le poids, la puissance et le coût. Ces éléments doivent être intégrés au plan d'un projet ou d'un produit complet.
« Dans les domaines de la conception militaire et aérospatiale, on emploie le terme SWaP-C, qui désigne la taille (S), le poids (W), la puissance (P) et le coût (C), explique John Earnshaw, chef de produit de projection laser chez FARO®. Chaque fois que vous pouvez réduire un facteur de taille ou de poids tout en conservant la robustesse et la qualité, cela a un effet positif sur les facteurs de puissance et/ou de coût dans la formule SWaP-C. »
Dans l'industrie aérospatiale, l'utilisation de matériaux composites s'est répandue en raison de leur excellent rapport robustesse/poids. Avec la formule SWaP-C, des pièces plus légères impliquent que l'appareil consomme moins de puissance, ce qui entraîne de multiples avantages comme des économies de carburant ou une augmentation du temps en l'air ou de la charge. En substance, plus votre véhicule de lancement est léger, plus vous pouvez porter de charge et moins vous utilisez de carburant.
Le recours aux solutions de projection laser a généralement pour résultat une économie de 50 % à 75 % sur la main-d'œuvre, par rapport aux méthodes physiques traditionnelles utilisant des gabarits.
Selon le volume de production, le retour sur investissement s'effectue généralement en un an ou moins.
Quand les composites ont fait leur apparition, leurs propriétés uniques ont eu des effets prodigieux sur les attributs de poids et de puissance dans la formule SWaP-C. Malheureusement, l'intensité de la main-d'œuvre nécessaire à l'ingénierie et à la production avec composites n'a pas permis de réduire le facteur coût. La technologie de projection laser permet de changer la donne.
Ramener l'idéologie aérospatiale sur Terre
Dans de nombreux cas, les méthodes de production établies reflètent des limites technologiques. Les avancées technologiques rendent possibles des méthodes de construction plus efficaces qui améliorent un ou plusieurs des principes SWaP-C. Cela vaut pour tous les marchés verticaux de la fabrication, pas seulement l'aérospatiale. Parmi ces industries, on compte la construction navale, l'automobile, les camions et remorques, l'aviation légère, la construction de yachts et de bateaux marins et privés, les éoliennes, ainsi que d'autres assembleurs composites, y compris les fournisseurs d'aérospatiale de niveaux 1, 2 et 3. Pratiquement n'importe quelle entreprise pour laquelle la robustesse et le poids du produit ont de l'importance devrait envisager l'utilisation de composites.
Si l'utilisation de composites est essentiel à la viabilité de l'aérospatiale comme industrie, l'utilisation d'une technologie de projection laser est essentielle à la viabilité des composites comme matériaux rentables dans le domaine général de la fabrication.
« Si vous utilisez des composites pour construire un vélo de course, une coque de bateau, un rotor d'éolienne ou quelque chose du même genre, il faut minimiser le poids et maximiser la robustesse. C'est là qu'intervient l'ingénierie de détail, explique Jerry Reitmayer, spécialiste de l'industrie des composites et responsable de grands comptes chez FARO. Vous devez décider du nombre exact de couches qui iront là où il faut renforcer la structure tout en réduisant le poids. La projection laser est devenu un outil de premier plan en matière de composites, car vous pouvez positionner les petites pièces à des endroits spécifiques lors de la superposition. »
La plupart des superpositions de composites comportent plusieurs couches. L'emploi d'outils dépassés, comme les mètres rubans et les gabarits Mylar®, rend le processus de superposition lent, fastidieux et parfois inexact. Si vous utilisez des gabarits Mylar, le simple fait de se déplacer pour trouver le bon gabarit pour la couche suivante (intervalle appelé parfois temps de non-superposition) ralentit la production et le débit, sans compter que chaque modification technique nécessite un nouveau gabarit.
La différence est frappante avec une superposition guidée par laser, où les images montrant quelle couche placer à quel endroit sont projetées directement sur la surface, étape par étape, au fil de la construction.
« La quantité de demandes de modification technique (processus ECO) effectuées au cours du développement et du lancement d'un nouveau produit est inconcevable, plaisante Reitmayer. S'il fallait créer un nouveau Mylar pour chaque demande, on finirait par vouloir acheter des actions d'une entreprise Mylar. »
Projection TracerM de couches multiples sur un moule composite
La possibilité d'effectuer à la demande des modifications techniques, comme l'ajout de couches segmentées, ouvre la voie à d'immenses avancées dans la conception et l'application d'ingénierie pour la simple raison que cette technologie était considérée à tort comme spécifique à l'industrie aérospatiale.
Éliminer les délais dans la création de gabarits physiques est essentiel pour réduire les coûts d'innovation et de fabrication. L'utilisation de la projection laser réduit considérablement les points faibles du processus ECO. Lorsque le modèle CAO est modifié, les changements apportés à la projection laser sont envoyés vers l'ordinateur qui contrôle le projecteur et la modification est immédiatement appliquée à l'unité de production suivante.
Projection laser dans l'atelier de production
Pour la plupart des fabricants de composites, une gestion efficace des risques peut faire de grosses différences en termes de rentabilité.
En fonction de la taille et de la complexité d'une pièce et de sa distance parcourue dans la chaîne de production, un unique rebut peut coûter des dizaines, des centaines, voire parfois des millions de dollars. Cependant, il ne s'agit pas que du « simple » coût causé par le rebut. Si les coûts de la main-d'œuvre et des composants en fibre de carbone sont élevés, il peut aussi y avoir des conséquences sur le calendrier qui se répercutent sur l'ensemble du processus de production. Les retards de production entraînent parfois des pénalités contractuelles qui peuvent être encore plus importantes que le coût engendré par le rebut.
Avec l'assemblage guidé par ordinateur et par laser, la probabilité que des défauts surviennent durant le processus de superposition est fortement réduite. Dans l'aérospatiale, comme dans d'autres secteurs, les travailleurs les plus qualifiés sont souvent assignés au poste principal. Quand il y a un deuxième ou un troisième poste, il peut y avoir des niveaux de compétences et de productivité plus faibles. Les solutions d'assemblage guidé par laser comme le FARO TracerM permettent de résoudre ce problème.
Projection sur un moule d'ailette composite.
Retour sur investissement
Le prototypage rapide est de plus en plus employé comme service externalisé, ce qui prouve bien la valeur d'une technologie qui peut réduire le temps de lancement du produit. Même les fabricants d'autres secteurs que l'aérospatiale découvrent qu'en de nombreux cas, disposer d'un projecteur laser au sein de leurs propres installations relève du bon sens d'un point de vue commercial.
Le recours à une solution de projection laser a généralement pour résultat une économie de 50 % à 75 % sur la main-d'œuvre, par rapport aux méthodes physiques traditionnelles utilisant des gabarits.
Pour certaines entreprises, les solutions TracerM de FARO ont donné lieu à un retour sur investissement en un mois seulement. Selon le volume de production, le retour sur investissement s'effectue généralement en un an ou moins. Étant donné qu'un TracerM a généralement une durée de vie de dix ans, le retour sur investissement à long terme est exceptionnel.
Ce n'est pas sorcier : la réduction des délais d'assemblage et de superposition, l'amélioration de la qualité et de la précision et la réduction ou l'élimination des rebuts et réusinages contribuent toutes au retour sur investissement, et cela dans n'importe quelle entreprise ou secteur.
Conclusion
Voici un vieil adage connu dans la fabrication :
Menu du jour :
- Qualité élevée
- Délai d'exécution rapide
- Prix bas
Une technologie comme la projection laser pourrait bien bouleverser cet adage. C'est une simple question de mathématiques commerciales. Production plus efficace + Réduction du réusinage = Diminution des coûts de production. Diminution des coûts de production = Augmentation de la marge bénéficiaire. Et l'augmentation de votre marge bénéficiaire vous permet de vendre vos produits de haute qualité moins cher, tout en continuant d'augmenter votre chiffre d'affaires.
Quel que soit votre secteur, de l'aérospatiale à l'automobile en passant par les vélos sur mesure, la création de valeur passe par l'utilisation de la meilleure technologie.