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High performance intelligent Bottle Bore Tool for machining of the engine drive shaft

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Un système d’outil intelligent optimise les procédés d’usinage des arbres de moteur d’avion

Il est indispensable de développer de nouvelles architectures de propulseurs à réaction présentant une efficacité optimisée pour réduire l’impact environnemental du secteur aéronautique, mais cela requiert d’importantes modifications dans la configuration et le fonctionnement des moteurs. Une initiative de l’UE a développé un concept d’outil intelligent pour répondre à cette problématique.

Transports et Mobilité

Une des principales modifications au niveau de la configuration et du fonctionnement du moteur consiste à intégrer une boîte de vitesses afin de découpler la rotation du ventilateur et la turbine du propulseur à réaction, et à réduire le diamètre de l’arbre principal. Cela se traduira par de nouvelles exigences pour les turbines, tenant compte de vitesses de rotation plus élevées et d’une densité de couple accrue. De nouvelles normes relatives à la taille et à la forme de l’arbre principal de la turbine seront ainsi établies. Cela posera de nouvelles difficultés pour les technologies de fabrication existantes, particulièrement au niveau de la géométrie interne de l’arbre en forme de bouteille, dans le cas des arbres caractérisés par des ratios longueur-diamètre élevés. «Nous avons mis au point un nouveau système d’outil intelligent à hautes performances pour usiner les futurs arbres de moteur avec la précision et la qualité requises», commente Oscar Gonzalo, coordinateur du projet BBT, financé par l’UE.

Un équilibre délicat entre performance et complexité de l’outil

Pour permettre la fabrication d’arbres à alésage en bouteille, les partenaires du projet ont conçu une barre d’alésage ainsi que les sous-systèmes de mouvement, de capteurs et de contrôle correspondants. Ils ont sélectionné des technologies adaptées pour les sous-systèmes et pour la conception de la barre d’alésage. L’équipe BBT a intégré ces différents sous-systèmes dans la barre d’alésage avant de tester le concept d’outil. «Ce fut un réel défi en raison du grand nombre de sous-systèmes à intégrer dans la conception du concept d’outil et de l’espace disponible restreint», explique Oscar Gonzalo. Les brevets sont en cours de préparation afin d’exploiter commercialement la barre d’alésage et ses sous-systèmes clés. Les machines équipées d’une barre d’alésage creusent les arbres en forme de bouteille dans les propulseurs à réaction, afin de mieux contrôler le processus de fabrication et d’améliorer la qualité finale des composants. Le processus de développement appliqué à l’outil présente plusieurs sous-systèmes permettant un usinage adéquat de l’arbre, et intègre des entraînements électromécaniques pour le mouvement. L’outil a également été équipé de composants intelligents dotés de capteurs pouvant servir à surveiller les vibrations, la finition de surface et la forme des copeaux d’usinage. «L’intégration de ces systèmes permettra d’améliorer les capacités de fabrication et d’optimiser les processus», remarque Oscar Gonzalo. «Ils participeront également au développement de technologies pour l’industrie 4.0.»

Les futurs moteurs seront propres, écologiques et efficaces

Le secteur de l’aéronautique est confronté au défi consistant à proposer des transports intelligents, écologiques et intégrés, comme l’a établi le programme de recherche et d’innovation «Horizon 2020». Ce secteur doit également réduire ses émissions de CO2, de gaz et ses niveaux de bruit dans le cadre de la vision de l’Europe pour l’aviation et de l’entreprise commune Clean Sky 2, qui ont cofinancé le projet BBT. «À terme, BBT réduira l’impact environnemental des transports aériens et des méthodes de fabrication grâce à une nouvelle génération de moteurs», conclut Oscar Gonzalo. La barre d’alésage intelligente permettra de fabriquer des arbres de turbine dont les spécifications correspondront aux moteurs d’avion de demain, ce qui contribuera à améliorer l’efficacité du processus. «Les utilisateurs finaux amélioreront les performances de leurs procédures de fabrication et bénéficieront d’une efficacité accrue, de délais réduits et d’économies de coûts.»

Mots‑clés

BBT, arbre, moteur, barre d’alésage, arbre de moteur, arbre de turbine, arbre à alésage en bouteille

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