Modéliser l'assemblage pour respecter les tolérances
Les techniques actuelles et sophistiquées d'écoulement laminaire naturel, comme celles qui sont conçues dans le cadre de Clean Sky, un partenariat public-privé de la Commission européenne, permettront de réduire notablement la traînée, la consommation de carburant et les rejets associés. Lorsque l'on assemble de nombreuses pièces ou composants pour réaliser des ensembles complexes, le respect des tolérances individuelles peut être insuffisant pour satisfaire la tolérance globale si les écarts par rapport à la conception s'accumulent. Les scientifiques du projet SATCAS (Simulation of the assembly tolerances for composite aircraft structures), financé par l'UE, ont conçu des outils d'analyse basés sur des calculs par éléments finis pour prévoir l'écart global qui peut se produire dans des assemblages complexes suite à l'accumulation des écarts de chaque pièce ainsi qu'aux opérations d'assemblage. Ils ont mis au point des simulations de l'ensemble du processus d'assemblage, dans lequel chaque pièce est considérée comme étant flexible, simulant ainsi la possibilité qu'elle se déforme pendant les processus. Le projet ciblait les ailes du démonstrateur à faible traînée du démonstrateur technologique intégré du Smart Fixed Wing Aircraft. Les travaux ont requis d'étudier avec soin le processus et les équipements de montage, depuis l'analyse locale des techniques de fixation jusqu'à la simulation de chacune des principales opérations d'assemblage prévues pour le démonstrateur à faible traînée. Tout ceci a conduit à une analyse des tolérances cumulatives. Les chercheurs ont validé la technique sur des assemblages de laboratoire à petite échelle, pour comparer les résultats expérimentaux et théoriques, puis appliqué la méthode numérique à deux concepts de gros caissons de torsion des ailes. Les tests ont confirmé que la méthode numérique par éléments finis simulait avec exactitude les processus d'assemblage, ainsi que son potentiel pour mettre en avant des améliorations des processus voire de la conception du matériel d'assemblage. La poursuite de l'optimisation cherchera à réduire le temps de calcul. Le système de simulation de SATCAS sera important pour de nouveaux concepts à écoulement laminaire naturel pour l'aérospatiale de l'UE, s'assurant que les assemblages terminés satisfont aux tolérances globales pour atteindre la réduction de traînée voulue. Capable d'estimer la tolérance cumulée, il trouvera certainement de nombreuses applications dans d'autres environnements de fabrication.
