Une collaboration entre l’humain et le robot pour le drapage de pièces composites
Le drapage est un processus industriel par lequel des tissus en fibres de carbone ou de verre sont superposés en couches et déformés pour s’adapter à la forme 3D d’un moule. Le drapage est utilisé pour environ un tiers de toutes les pièces en fibre de carbone et est largement employé dans les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale, de l’énergie éolienne et du sport. Environ 4 000 entreprises en Europe utilisent cette technique. Cependant, il est difficile de s’assurer de la précision du drapage en termes de position et d’orientation des fibres, tout en évitant les plis dans les tissus. «La principale difficulté vient du fait que le tissu de carbone est plat, alors que la pièce est une forme complexe en 3D», explique Christian Eitzinger(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), responsable du service de vision industrielle chez PROFACTOR(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en Autriche. «Imaginez qu’une sphère soit enveloppée dans un morceau de papier. Il est impossible de le faire sans créer des plis», ajoute-t-il. Le tissu en fibre de carbone peut s’adapter à ces formes en modifiant intérieurement ses angles. Or, le contrôle de la variation de cet angle est l’un des principaux défis du drapage, car il a un impact considérable sur les performances mécaniques. Dans le cadre du projet DrapeBot(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) financé par l’UE, les chercheurs ont mis au point un nouveau robot appelé DrapeBot pour aider les humains dans le processus de drapage. Le robot aide à transporter les grandes pièces de matériau et drape les zones à faible courbure, tandis qu’un être humain effectue le drapage des zones à forte courbure, plus difficiles à traiter. «Il y a de bonnes raisons de penser que cette technologie présente des avantages», déclare Christian Eitzinger. «Il faut maintenant que les partenaires du projet qui développent les technologies en fassent la publicité.»
Normaliser la collaboration humain-robot
DrapeBot est un système de bras robotisé équipé d’une grande pince déformable pour le transport et la manipulation des matériaux. Il a été conçu dans l’optique d’une collaboration humain-robot et est doté d’une série de composants pour y contribuer, notamment des capteurs pour le contrôle de la qualité et la localisation des être humains, ainsi qu’une technologie de perception humaine pilotée par l’IA pour identifier les actions de ces derniers. «Tous ces composants ont été développés en parallèle et intégrés à trois reprises dans le cadre du projet afin de vérifier leurs performances dans l’application concernée», explique Christian Eitzinger. «Les résultats de ces tests intégrés ont ensuite permis d’identifier les problèmes restants et de les résoudre dans la phase suivante du projet.» En raison de la taille des robots, il y avait un risque de dommages importants, y compris pour le chercheur collaborant avec le robot. L’équipe a donc également élaboré des règles pour faire face à ces situations. «Heureusement, nous n’avons jamais eu besoin d’appliquer ces règles – à part quelques égratignures sur l’un des robots, il n’y a pas eu de dégâts», note-t-il.
Améliorations par rapport au drapage uniquement réalisé par l’humain
Des tests approfondis ont été menés en installant la cellule de travail robotisée dans les locaux des utilisateurs finaux, qui font partie du consortium du projet avec les fournisseurs de technologie industrielle. Tout au long du projet, les chercheurs ont procédé à une évaluation détaillée des résultats du projet par rapport au drapage humain seul. Il en est ressorti une amélioration de la productivité pouvant atteindre 47 %, mesurée en termes de coûts de processus.
Travailler à l’élaboration de nouveaux prototypes et à la mise à l’échelle
L’équipe va maintenant travailler à la mise en œuvre de prototypes initiaux, incluant certains des éléments technologiques développés dans le cadre du projet. «Il appartient désormais aux utilisateurs finaux du projet de les définir et de les mettre en œuvre», ajoute Christian Eitzinger. «Sur la base de ce prototype, il sera possible de passer à l’échelle supérieure.»
