Assemblage d'aéronefs : Grand potentiel d'automatisation

ViscoTec met en œuvre l'empotage en nid d'abeilles entièrement automatisé avec des noyaux à 1 et 2 composants de 3M

Travail manuel intensif, imprécis et coûteux, gaspillage total de matériel : Jusqu'à présent, de nombreux processus de construction aéronautique ont été réalisés manuellement ou seulement de manière semi-automatique. Il s'agit notamment du remplissage de structures hexagonales industrielles, appelées "nids d'abeilles", qui sont indispensables pour l'aménagement intérieur. Ils constituent le cœur des composants sandwich les plus couramment utilisés. D'une part, les composants de l'avion doivent être aussi légers que possible, mais d'autre part, ils doivent satisfaire aux exigences élevées en matière de sécurité et de stabilité. Les applications intérieures typiques des nids d'abeilles sont les panneaux de plancher, les compartiments à bagages ou les revêtements de parois latérales et de cloisons. Pour le renforcement structurel ou pour obtenir des joints stables, les nids d'abeilles sont remplis avec des enduits de noyau ou de bordure. Des exigences strictes s'appliquent à ces "core fillers", notamment en ce qui concerne la protection contre l'incendie. Et, bien sûr, ils doivent être aussi légers que possible

Automatisation : Opportunité et défi

Les experts considèrent l'industrie aérospatiale comme un secteur clé pour l'Allemagne en tant que site de haute technologie, pour lequel une croissance supérieure à la moyenne est également prévue au cours des prochaines années. Selon le Bundesverband der Deutschen Industrie e.V., plus de 30 000 avions devraient être commandés au cours des deux prochaines décennies. (https://bdi.eu/luftfahrt/). Les processus de travail économisant du temps et des ressources dans ce domaine sont d'autant plus attrayants qu'ils permettent d'augmenter la valeur ajoutée. La compétence principale de ViscoTec Pumpen- und Dosiertechnik GmbH réside dans la fabrication de composants de dosage pour les installations de production semi-automatiques et entièrement automatisées. C'est pourquoi l'entreprise a effectué des tests approfondis avec des représentants de la division Automotive and Aerospace Solutions de la société 3M Deutschland GmbH. L'accent a été mis sur l'empotage en nid d'abeille automatisé avec la technologie de distribution ViscoTec et les remplisseuses de noyaux à 1 et 2 composants de 3M. Le matériau à un composant 3M™ Scotch-Weld™ EC-3450 FST, l'un des matériaux ayant la plus grande part de marché dans ce domaine, et le matériau à deux composants 3M™ Scotch-Weld™ EC-3500-2 B/A ont été testés. Les deux matériaux sont des résines époxy dont la densité est comprise entre 0,60 g/cm³ et 0,65 g/cm³ grâce à l'ajout de billes de verre creuses. Les exigences d'un processus automatisé sont élevées : Les masses de remplissage sont très sensibles au cisaillement. Si les sphères creuses sont détruites dans le système d'application, la densité augmente. Ceci a une influence directe sur le poids des composants. Le remplissage du noyau nécessite également la reproduction d'une grande variété de formes et de motifs : Lignes, cercles et surfaces solides. De plus, les deux matériaux sont très visqueux.

Automatisé ou manuel ?

Jusqu'à présent, un processus fréquemment utilisé se déroulait comme suit : Un ouvrier place un gabarit sur le nid d'abeilles à remplir et "pétrit" à la main la résine époxy dans les noyaux aux endroits appropriés jusqu'à ce que les différentes formes soient complètement remplies. Le matériau à 2 composants EC-3500-2 B/A doit être mélangé à l'avance. L'ouvrier pèse les composants selon le rapport de mélange prescrit et les malaxe ensuite à la main - jusqu'à ce que les composants soient apparemment bien mélangés. Un processus très complexe, avec des faiblesses en termes de qualité constante. Dans la configuration de test automatisée, le produit de remplissage est retiré d'un seau de 20 litres. Du point de vue de la technique de distribution, presque toutes les tailles de récipients, de la cartouche au fût de 1000 litres, sont toutefois possibles. Le matériel ou les composants individuels sont transportés par un tuyau flexible jusqu'au distributeur, qui est monté sur un robot ou un système d'axes. Dans le cas du matériau à 2 composants, les composants sont mélangés de manière homogène dans un mélangeur à la sortie du distributeur. Toutes les formes peuvent ensuite être distribuées via le système de manutention approprié. ViscoTec a développé des géométries de buses spéciales pour ces distributeurs respectifs qui permettent un remplissage propre et complet des rayons de miel. La combinaison du mouvement automatisé et de la conception individuelle des buses permet de remplir les nids d'abeilles selon n'importe quel motif. Les microsphères creuses contenues dans le matériau d'enrobage, qui contribuent à réduire la densité, ne sont pas détruites lors de la distribution avec les pompes ViscoTec, grâce au principe du piston sans fin respectueux du matériau. Cela pourrait être prouvé par des mesures de densité. Au cours de ces mesures, la vitesse de distribution a été modifiée et augmentée au maximum. De cette façon, la contrainte maximale sur le matériau dans les pompes ViscoTec a pu être illustrée. Pendant ce temps, des échantillons de matériaux ont été prélevés à différents endroits du système et leur densité a été déterminée à l'aide d'un pycnomètre. La densité mesurée est toujours restée inchangée.

Comparé au traitement manuel, le traitement automatique avec la technologie de dosage ViscoTec offre de nombreux avantages :

- La conception individuelle des buses permet de reproduire une grande variété de formes et de motifs dans les nids d'abeilles.

- Le remplissage s'effectue avec un maximum de précision et de répétabilité.

- Le gaspillage de matière est réduit au minimum.

- Les formes remplies ont une acuité d'arête très élevée.

- Le débit de matière est constant et sans pulsations.

- Les noyaux en nid d'abeilles sont complètement remplis.

- La faible densité des matériaux sensibles au cisaillement reste totalement intacte.

Simon Widderich, Business Development Aerospace chez ViscoTec, confirme la coopération positive avec 3M : "Les résultats de nos séries de tests conjoints sont totalement convaincants et montrent l'énorme potentiel de ce processus. Nous sommes ravis de pouvoir offrir à nos clients un système leur permettant d'augmenter considérablement l'efficacité de leur production".

Vous trouverez ici la vidéo des tests de dosage : https://youtu.be/OrJGYkLudVo

Pour en savoir plus sur ViscoTec et les applications de dosage pour l'industrie aérospatiale : https://www.viscotec.de/en/industry-applications/aerospace/