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Robotized Orbital Drilling Equipment and Optimized residual stresses

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Une technologie de perçage avancée optimise les opérations de fabrication et d’assemblage d’avions

L’industrie aéronautique est à la recherche d’une méthode améliorée capable de percer des trous dans des empilements complexes de matériaux, constitués par exemple de composites, d’aluminium et de titane, sans les déformer ou les fragmenter en plusieurs couches. Une initiative de l’UE a mis au point une technologie de perçage qui relève ce défi.

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Le perçage orbital, un processus qui permet de forer des trous à l’aide d’un outil spécifique, répond à ces attentes en effectuant un perçage de qualité à travers des assemblages complexes de matériaux métalliques et non métalliques, via une opération unique. «Toutefois, les solutions existantes ne sont ni assez compactes, ni assez précises pour robotiser le perçage d’une série de trous de petit diamètre», explique Jacques Prono, coordinateur du projet RODEO, financé par l’UE. «Par ailleurs, l’état métallurgique de l’aluminium doit être contrôlé autour des trous afin de garantir la résistance à la fatigue de l’assemblage.» L’équipe du projet RODEO a proposé un processus opérationnel pour le perçage orbital robotisé léger, ainsi que des conditions d’exploitation et des outils de coupe adaptés. Ces solutions technologiques permettent de percer des trous de petit diamètre très rapprochés dans l’aluminium, avec une grande précision et en contrôlant les contraintes résiduelles induites.

Un système de perçage orbital robotisé intégré, léger et compact

Les partenaires du projet ont réalisé une étude approfondie du comportement des alliages d’aluminium. Cette analyse a mis en évidence la qualité des trous obtenus par perçage orbital, ainsi que l’amélioration de la résistance à la fatigue des alliages d’aluminium dans ces conditions de perçage. «Il s’agit d’un résultat à la fois inattendu et très positif, et les études se poursuivent sur ce sujet», indique Jacques Prono. Ils ont également mis au point et testé un outil innovant combinant perçage et brunissage, qui contrôle le niveau des contraintes résiduelles dans la paroi du trou, modifiant ainsi sa tenue en fatigue. Les résultats des tests ont montré une augmentation significative du niveau des contraintes résiduelles dans la paroi du trou par rapport à une méthode de perçage orbital classique, en particulier pour les trous de petit diamètre. Une demande de brevet a été déposée pour cet outil. Les membres de l’équipe ont également conçu et entièrement testé une tête de perçage orbital compacte et légère destinée à être intégrée dans un robot industriel. Grâce à ses performances et à son poids très faible, cette tête peut être utilisée à l’extrémité du bras d’un robot. Pour définir et optimiser la rigidité et la résistance aux vibrations, l’équipe du projet RODEO a cherché à adapter cette tête de perçage sur différents bras robotisés, l’un d’entre eux s’étant avéré convenir à une telle application. La tête de perçage orbital a déjà été commercialisée. Des versions de la tête destinées à être montées sur des équipements d’usinage sont également en cours de développement et seront bientôt commercialisées.

Vers une technologie de perçage orbital efficace et agile pour l’industrie aéronautique

Les entreprises européennes qui produisent des ensembles et des sous-ensembles aéronautiques peuvent désormais robotiser le perçage des nombreux petits trous nécessaires à l’assemblage des structures des avions, en particulier les trous de rivets. La netteté du trou permet d’éviter les déformations et les bavures (des arêtes saillantes ou des petits morceaux de matière qui restent attachés à une pièce métallique après les opérations d’usinage). «Ce procédé permet de développer le perçage et l’assemblage robotisé des structures via une opération unique, sans démontage pour nettoyage ou contrôle entre ces deux phases», conclut Jacques Prono. «Les gains de productivité potentiels sont donc considérables.»

Mots‑clés

RODEO, perçage, trou, perçage orbital, aluminium, avion, trou de petit diamètre, robot

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