Alors que les calendriers de lancement se resserrent, les fabricants du secteur aérospatial sont confrontés à un goulot d’étranglement opérationnel flagrant : le formage de panneaux courbes pour le corps des fusées, présentant des motifs en grille usinés complexes.
Auparavant, la réalisation de ces formes courbes cylindriques ou coniques pouvait prendre jusqu’à 60 heures par panneau à l’aide du formage par bosse sur presse plieuse conventionnelle. Aujourd’hui, la technologie avancée de roulage de tôles à usage intensif de Davi réduit ce cycle de formage à moins de 60 minutes tout en préservant les géométries structurelles complexes.
Le défi : le cintrage de grilles structurelles à épaisseur variable
Pour résister aux contraintes physiques extrêmes du lancement tout en minimisant le poids, environ 80 % des constructeurs aérospatiaux utilisent des motifs isogrilles ( triangulaires), tandis que d’autres s’appuient sur des motifs orthogrilles (rectangulaires).
L’usinage de ces grilles structurelles entraîne des variations d’épaisseur considérables sur un même panneau en aluminium. L’épaisseur des panneaux varie généralement de 6,35 mm (0,25 pouce) à 76,2 mm (3,0 pouces). Une fois les cavités usinées, de délicates nervures verticales restent en place tandis que les sections adjacentes sont usinées jusqu’à la moitié de leur épaisseur initiale. De plus, les composants présentent souvent des hauteurs de nervures variables, des découpes irrégulières et des motifs en grille usinés soit sur le diamètre extérieur (DE), soit sur le diamètre intérieur (DI).
Le formage de ces structures non uniformes comporte des risques de fabrication importants :
- Risque d’écrasement des nervures: les pressions de pincement standard peuvent facilement écraser ou déformer les nervures structurelles délicates.
- Contact de roulage irrégulier: comme le dos de la tôle est plat tandis que la face opposée est constituée de nervures localisées, la machine de roulage n’entre en contact qu’avec les points les plus élevés de la grille.
- Complexité du calcul de la capacité: la capacité de la machine ne peut pas être calculée à partir des dimensions standard d’une tôle de pleine largeur. Il faut au contraire calculer le couple de cintrage et la résistance structurelle en utilisant uniquement la largeur totale équivalente des nervures les plus hautes.
Formage par bossage vs. roulage de tôles : l’impact opérationnel
Pendant des années, les fabricants du secteur aérospatial ont eu recours au cintrage par paliers ou au formagepar bossage sur des presses plieuses. Bien que fonctionnel, ce procédé est intrinsèquement laborieux et lent.
| Critères opérationnels | Formage par bosse sur presse plieuse | Roulage de tôles à haute résistance Davi |
| Durée du cycle de formage | Jusqu’à 60 heures par panneau | Moins d’une heure par panneau |
| Manutention | Prise en charge continue par pont roulant requise | Chargement et roulage automatisés et autonomes |
| Finition de surface | Micro-plats polygonaux à facettes nécessitant une vérification manuelle | Rayons lisses et continus sans micro-facettes |
| Répétabilité | Fortement dépendante des compétences de l’opérateur | Uniformité à grande échelle grâce à l’automatisation CNC |
Stratégies de roulage optimisées pour les structures aéronautiques usinées
Pour rouler des panneaux maillés usinés sans compromettre leur intégrité géométrique ni leur résistance structurelle, Davi applique trois approches techniques distinctes en fonction de la conception des panneaux et du volume de production :
- Intégration de matériau de remplissage: un matériau sacrificiel temporaire ou des inserts de bord sont placés dans les cavités usinées afin d’équilibrer l’épaisseur globale, ce qui permet d’appliquer une pression de serrage standard sur des hauteurs uniformes.
- Contrôle avancé des processus et outillage sur mesure: des opérateurs qualifiés utilisent des paramètres de roulage exclusifs, en tirant parti de systèmes de machines tels que la série Davi MAV à 3 rouleaux à axes variables ou la série MCB à 4 rouleaux pour atteindre des points tangents précis sans écraser les lignes de nervures délicates.
- Cylindres profilés sur mesure: pour les lignes de production à grand volume où les grilles usinées ne couvrent qu’une partie du panneau (par exemple, 70 % de couverture par la grille, 30 % de marge pleine), les ingénieurs de Davi conçoivent des cylindres étagés ou profilés sur mesure. Les diamètres variables des rouleaux épousent parfaitement la géométrie du panneau, garantissant une pression de contact continue aussi bien sur la tôle brute que sur les sections usinées.
La précision au service de la technologie de cintrage Davi
La mise en œuvre d’alliages aérospatiaux complexes et de grande valeur nécessite une architecture de machine rigide et des systèmes de contrôle précis :
- Répartition du couple et maintien: les machines telles que la Davi MAV sont équipées d’entraînements motorisés indépendants sur tous les rouleaux, garantissant une transmission synchronisée du couple sans glissement de la tôle pendant les phases critiques de pré-cintrage.
- Contrôle du parallélisme: le système Servo-Tronic breveté par Davi maintient en permanence le parallélisme hydraulique et mécanique des rouleaux, éliminant ainsi toute torsion dimensionnelle sur les panneaux aérospatiaux délicats.
- Surveillance numérique du processus: l’intégration de commandes avancées telles que iRoll eXtreme, dotées de la technologie AI-Vision, permet aux fabricants de mesurer les rayons de surface en temps réel, compensant automatiquement le retour élastique du matériau sans vérifications manuelles à l’aide de gabarits ni essais destructifs par tâtonnements.
En passant des techniques traditionnelles de formage par bossage à des solutions de roulage de tôles sur mesure, les fabricants aérospatiaux éliminent les goulots d’étranglement majeurs de la production, réduisent les coûts de main-d’œuvre et adaptent la production de panneaux pour répondre aux exigences actuelles en matière de lancements.