Cas d'application

Marianna Airmotive utilise un Laser Tracker FARO pour réduire le temps d’exécution des réparations

Marianna Airmotive utilise un Laser Tracker FARO pour réduire le temps d’exécution des réparations

Marianna Airmotive utilise un Laser Tracker FARO pour réduire le temps d’exécution des réparations

Aéronautique – La capacité du Laser Tracker de FARO à fournir des mesures en temps réel directement depuis les données CAO permet aux ingénieurs de visualiser immédiatement des écarts par rapport aux valeurs nominales. Le Tracker a sensiblement réduit le temps nécessaire à la certification de grandes pièces, outils et machines, tout en apportant des améliorations importantes en termes de qualité.

Depuis près de 20 ans, Marianna Airmotive Corporation (MAC) répare et révise des éléments de structure pour le C5 Galaxy, le plus gros avion de l’US Air Force. Comme c’est souvent le cas dans la plupart des installations de réparation, Marianna n’a pas accès à l’avion lui-même et doit de ce fait élaborer et certifier des appareillages qu’elle peut utiliser pour assembler et fabriquer des éléments de structure à des tolérances strictes. « La capacité du Laser Tracker de FARO à fournir des mesures en temps réel directement depuis les données CAO permet aux ingénieurs de visualiser immédiatement des écarts par rapport aux valeurs nominales », explique Bill Visage, un ingénieur associé à Marianna Airmotive. « Cela a permis de réduire sensiblement le temps nécessaire à la certification de grandes pièces, outils et machines, tout en apportant des améliorations importantes en termes de qualité. »

Défis dans la réparation d’avions
Parmi les plus grands avions du monde, le Lockheed C-5 Galaxy est un avion de transport militaire conçu pour transporter des chargements gigantesques sur des distances intercontinentales. Le premier C-5 a été livré à l’US Air Force en 1968 et la production s’est arrêtée avec le 131e avion livré en 1989. Le C5 présente un compartiment de chargement d’environ 6 mètres de large, 4 mètres de haut et environ 37 mètres de long, légèrement plus long donc que l’avion du premier vol avec moteur des frères Wright. Le C5 dispose d’une enveloppe en aluminium et d’une structure en nid d’abeille. Le contrat de Marianna comprend la réparation de tous les éléments structurels amovibles importants de l’avion, comme la trappe du train d’atterrissage principal, la trappe arrière de chargement, les déporteurs, les capots d’entrée, les becs d’aile à fente, les volets et les radômes. Par exemple, les déporteurs sol sont déployés lors de l’atterrissage pour augmenter le freinage des roues. Les déporteurs vol sont utilisés pour des manœuvres de vol spécifiques. Les déporteurs sol et vol sont des panneaux fixés par plusieurs articulations. Ces articulations doivent être alignées aux ponts de jonction avec les ailes de l’avion avec une précision de l’ordre de +/- 0.010 pouce (0,254 mm). « Le remontage des articulations doit être effectué avec une très grande précision », affirme Ryan Harveu, ingénieur chez Marianna Airmotive.

Avant l’acquisition du Laser Tracker de FARO, les ingénieurs de MAC utilisaient des gabarits CAO pour créer une série de modèles pour s’assurer que la réparation/révision n’avait pas affecté le contour de la pièce. Toutefois, chaque modèle ne contrôlant qu’une seule section transversale, cette méthode ne convient pas pour inspecter une surface profilée de grande taille, comme l’exige une réparation/révision plus complète. Un autre problème est posé par la quasi-impossibilité de définir précisément les gabarits entre eux. Les écarts résultant d’une inclinaison d’un gabarit par rapport à son angle théorique peuvent entraîner la non-conformité de la pièce aux spécifications techniques, même si le gabarit correspond exactement à la section transversale. « MAC a décidé de construire, d’inspecter et de certifier minutieusement des outils permettant à nos mécaniciens de répondre relativement facilement aux tolérances de dimensionnement et aux exigences du client », poursuit Harvey. Les outils d’assemblage sont utilisés pour les revêtements et les parties centrales. Les enveloppes et les parties centrales sont jointes via un adhésif et cuites dans un four ou un autoclave. On utilise le vide ou la pression pour former une structure intégrée. L’outil d’assemblage assure le maintien du contour. Après durcissement, la structure liée est déplacée vers un outil d’assemblage conçu pour assurer un alignement précis des cadres et raccords. La précision de chaque outil est essentielle à l’ensemble du processus de réparation/révision.

Nécessité de mesurer et de calibrer les outils
« Nous avions besoin d’un outil pour mesurer et calibrer ces outils », explique M. Visage. Le choix de Marianna s’est porté sur le FaroArm, un bras de mesure comparable aux machines fixes de mesure tridimensionnelle en termes de fonctionnement et de précision, mais qui a l’avantage d’être transportable et plus facile à utiliser. Les garnitures fixes ont des points de support alignés aux articulations pour vérifier leur position. Les mécaniciens de Marianna utilisaient auparavant le FaroArm pour vérifier les points support par rapport aux dessins. A partir de là, Marianna a étendu l’utilisation du FaroArm à d’autres supports/outils, comme ceux utilisés pour assembler les bouts d’ailes. Cependant, bien avant cela, l’entreprise avait besoin d’effectuer des mesures encore plus précises sur des pièces bien plus grandes. « La porte de chargement arrière du C5 fait 4,6 mètres de large et 12 mètres de long », déclare Harvey. « Nous pourrions l’examiner avec le FaroArm, mais il faudrait procéder par mesures successives pour examiner l’ensemble du périmètre. Cela prendrait un temps supplémentaire considérable et augmenterait la probabilité d’erreurs. Nous avons demandé à FARO s’ils pouvaient nous fournir une autre solution et ils nous ont présenté le Laser Tracker. »

Le Laser Tracker de FARO est monté sur un trépied et émet un faisceau laser réfléchi par une cible positionnée sur le point à mesurer. Ensuite, le laser effectue le même chemin en sens inverse vers le Laser Tracker. Deux encodeurs d’angle mesurent les angles d’élévation et de rotation, tandis que la position 3D du rétroréflecteur est déterminée par une mesure laser ultra-précise de la distance. L’opérateur déplace la cible et le Laser Tracker mesure la distance et l’angle de chaque point. Dans l’approche traditionnelle de la distance incrémentale, l’opérateur doit placer la cible à la position initiale du Tracker puis, tandis que le laser balaye la surface, déplace la cible vers la position à mesurer pendant qu’un interféromètre mesure la distance. Si le rayon est interrompu, la mesure n’est pas valide et il faut alors reprendre tout le processus de mesure. Xtreme ADM de FARO permet de résoudre ces problèmes de lignes de visée. Si une personne ou un objet interfère entre le rayon laser et la cible SMR (rétroréflecteur monté sur sphère), l’utilisateur peut replacer le rayon et continuer à mesurer sans retour arrière. Cette fonction permet d’éliminer la mesure de la distance par un interféromètre, réduisant les coûts du système, et d’effectuer toutes les mesures dans un seul mode, plutôt que d’avoir à en utiliser plusieurs.

Mesure des écarts à partir d’un modèle CAO en temps réel
Marianna a fait l’acquisition du Laser Tracker avec le logiciel Verisurf pour assurer les meilleurs alignements de données de surface avec un modèle CAO. Par exemple, si la pièce est inclinée, le logiciel incline le modèle pour que cela corresponde. Lorsque le modèle et la pièce sont alignés, le logiciel détermine l’écart de chaque point mesuré à partir du modèle CAO. Les résultats sont fournis en temps réel tout en effectuant les mesures. Ainsi, en cas de problème avec une pièce ou un appareillage, l’opérateur ne perd pas de temps à finir l’inspection, mais peut l’interrompre dès qu’il a connaissance du problème pour apporter les corrections nécessaires. Le Tracker peut atteindre une précision de 0,025 mm.

Marianna utilise désormais le FaroArm pour inspecter des appareillages et pièces de petite tailles et le Laser Tracker pour celles de plus grande taille. Il faut à peu près une heure pour inspecter un petit appareillage (par exemple l’assemblage d’un déporteur) et trois à quatre heures pour un appareillage plus grand (par exemple l’assemblage de la porte arrière de chargement). Cela comprend le contrôle de l’emplacement des points à mesurer, le démarrage de l’ordinateur et le chargement du logiciel, la mise en route du Laser Tracker, le positionnement de la cible, la sélection des points sur le gabarit CAO à aligner avec la cible, puis la mesure des points pour finir. « Le Laser Tracker a été utilisé pour toutes les pièces de plus de 3,6 mètres de long et a sensiblement augmenté notre capacité à réparer les composants », explique M. Visage. Il est utilisé pour inspecter les défauts sur le revêtement extérieur, indique les points où le revêtement n’a plus de contour et peut effectuer une rétro-conception en créant des modèles 3D de CAO sur la base des points mesurés. La mesure directe par rapport aux données CAO permet à l’ingénieur de percevoir en temps réel les écarts par rapport à la valeur nominale, d’où une production de pièces avec un rapport d’inspection certifiant qu’elles ont été usinées avec des tolérances acceptables. Tous ces appareils de mesure ont permis à Marianna d’améliorer la qualité et de réduire les coûts et le temps passé pour des achats hors site. Le temps d’exécution a été réduit de quelques semaines à quelques jours. »

A propos de Marianna Automotive
Depuis près de 20 ans, Marianna Airmotive Corporation (www.mariannaairmotive.com) est fière d’être un leader dans la réparation, la révision et la remise à neuf d’éléments de structure pour le C5 Galaxy, le plus grand avion de l’US Air Force. De plus, MAC continue à exercer et à exécuter des commandes pour de la tôle et des travaux d’assemblage pour divers avions et éléments d’avions. Avec une main-d’œuvre de première qualité, une grande usine moderne et la volonté d’exceller, elle possède des capacités techniques très élevées basées sur des principes de précision, d’attention au détail, de processus bien définis et une documentation complète. Avec les projets et améliorations en cours, Marianna Airmotive s’efforce de fournir une qualité maximale en permanence.

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