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Hybrid Fixed Leading Edge

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Nouvelles méthodes et technologies d’automatisation pour une meilleure fabrication des pièces d’avion composites

La demande de pièces composites pour l’aéronautique devrait doubler d’ici 2032, mais la fabrication par autoclave n’est pas suffisamment économique pour la production européenne. Une initiative de l’UE a présenté un procédé de fabrication de pointe destiné à l’aéronautique pour concevoir et produire les outils nécessaires à la fabrication de pièces ou de composants.

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«La plupart des pièces composites sont fabriquées à l’aide d’un procédé autoclave onéreux et ne présentant qu’un faible rendement de production», explique Emmanuel Detaille, coordinateur du projet HFLE financé par l’UE. «Il est dès lors nécessaire de réaliser des progrès au niveau des matériaux, des méthodes de fabrication et des procédures d’automatisation, qui sont en adéquation avec des opérations de production et de maintenance, de réparation et de révision rentables.» Le contrôle de flux laminaire hybride (HLFC pour «hybrid laminar flow control») est une technique qui aspire le flux d’air en surface, permettant à la couche limite de rester collée, retardant la transition du flux laminaire au flux turbulent à la surface. Cela réduit la traînée générale et diminue la consommation de carburant jusqu’à 30 %. «La technologie HLFC est une technologie de pointe, mais elle doit intégrer l’aérodynamique, la structure, la fabrication et la conception des systèmes», ajoute Emmanuel Detaille.

Exploitation d’un procédé de fabrication innovant pour l’aéronautique

Le moulage par transfert de résine (RTM pour «resin transfer moulding») est un procédé hors autoclave utilisé pour produire une structure complexe avec des exigences très strictes en termes de performances structurelles, d’optimisation du poids, d’aérodynamique et de coûts. Les partenaires du projet ont utilisé ce procédé pour construire, tester et modifier un démonstrateur de pointe pour empennage horizontal grandeur nature. Ils ont également produit et testé avec succès des matériaux utilisés dans de nouveaux outils comme les moules, les outils de préformage et les dispositifs de manutention pour le démonstrateur. «Les outils présentaient des matériaux rentables grâce à un faible coût d’achat et de traitement, incluant le traitement de la surface du moule», explique Emmanuel Detaille. «Aucun produit chimique n’a été utilisé dans l’outil et seule une fine couche d’agent de démoulage était nécessaire grâce à la finition de surface remarquablement lisse que nous avons obtenue.» Le moule était aussi petit que possible pour une pièce de cette taille. La masse thermique était minimale comparée aux outils RTM de pointe. Le temps de production a également été réduit grâce à l’assemblage amélioré du démonstrateur. De plus, l’utilisation d’aluminium pour le moule s’est avérée une réussite. Outre la réduction des coûts de production, la consommation d’énergie était inférieure à ce qu’elle aurait été avec de l’acier, étant donné l’épaisseur du moule choisie pour réduire l’impact écologique de la production future.

Développement durable de l’industrie aéronautique européenne

L’équipe de HFLE a également réussi à automatiser les étapes de fabrication du procédé RTM. L’automatisation peut conduire au développement de nouvelles technologies et procédés de fabrication économiques. Le très faible taux de rebut obtenu lors d’une production en série mettant en œuvre ce procédé a un impact positif sur l’environnement, car cela réduit le gaspillage des matériaux. «La production en série dans les pays à faibles coûts, comme la Malaisie, devient de moins en moins intéressante, au profit du secteur aéronautique européen», ajoute Emmanuel Detaille. «HFLE a montré que le procédé RTM augmente la valeur ajoutée des pièces composites fabriquées à l’aide de la technologie, qui peut être étendue à d’autres pièces d’avion comme les cadres du fuselage et les composants des ailes», conclut-il. «Produire des structures composites en Europe en établissant de nouvelles lignes de production dotées d’équipements européens permettra d’éviter la sous-traitance de ces activités à grande valeur ajoutée.» À terme, l’approche de conception éco-efficace proposée conduira à des avions plus légers, économes en carburant et utilisant moins d’énergie pour le transport de passagers ou de fret.

Mots‑clés

HFLE, moule, avion, aéronautique, HLFC, outils, moulage par transfert de résine, empennage horizontal, de pointe, démonstrateur

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