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Aero Structures Technology Days 2018 - De nouvelles solutions de fabrication pour les composants structuraux

Les chiffres d’affaires ne cessent d’augmenter depuis déjà des années dans l’industrie aérospatiale. Afin de couvrir les besoins en composants du domaine de l’aviation, les fabricants et fournisseurs sont constamment contraints de repenser leurs stratégies et moyens de production et de rechercher de nouvelles solutions de fabrication encore plus productives. Les « Aero Structures Technology Days 2018 », organisés par Starrag et Kennametal, les 23 et 24 janvier, ont été une grande source d’inspiration.

160 participants, issus de 45 entreprises et de 16 pays, ont répondu à l’appel et étaient présents à Rorschacherberg, en Suisse, sur les bords du lac de Constance. Parmi eux, des clients venus d’Asie, d’Amérique et d’Europe, des constructeurs d’avions tels que Boeing, Airbus et Pilatus, ainsi que de nombreux gros et petits fournisseurs. Leur motivation : être au courant des dernières avancées en matière de moyens de production de composants d’aviation. Leurs questions: Comment optimiser les coûts unitaires ? Comment garantir la haute qualité des composants ? Comment réduire les coûts d’usinage ?

Starrag et Kennametal avaient préparé des réponses pratiques à toutes ces interrogations. En effet, l’industrie aérospatiale est l’un des principaux marchés finaux pour Starrag, qui compte parmi les leaders mondiaux dans la fabrication de machinesoutils de précision. Et pour le célèbre fabricant d’outils Kennametal, les entreprises aérospatiales sont également des groupes cibles essentiels.

« Nous collaborons depuis de nombreuses années et avons mené de nombreux projets communs », soulève Norbert Hennes, directeur de l’unité commerciale « Aerospace & Energy » de Starrag. « Dans cette mesure, Kennametal est le partenaire idéal avec lequel organiser nos Aero Structures Technology Days », car il ne s’agit pas de présenter des machines Starrag, mais des solutions fonctionnelles destinées à augmenter la productivité de leurs utilisateurs.

Le rendez-vous du secteur chez Starrag à Rorschacherberg : des clients sont venus d’Asie, d’Amérique et d’Europe pour découvrir les dernières avancées en matière de moyens de production de composants structuraux.

M. Norbert Hennes, Starrag: « lors des Aero Structures Technology Days, il ne s’agit pas de présenter des machines Starrag, mais des solutions fonctionnelles destinées à augmenter la productivité de leurs utilisateurs. »

« Chaque machine-outil nécessite un outil et, à l’inverse, aucun outil ne fonctionne sans machine », souligne Laurent Bigot, Vice-président de l’unité Sales & Marketing Industrial EMEA chez Kennametal Europe. « Pour relever les défis du secteur de l’aviation, les entreprises telles que Starrag se révèlent être les meilleurs partenaires. Je suis convaincu que nous proposons les meilleurs outils, de même que Starrag dispose des machines pour répondre à de nombreuses exigences. Et les bénéfices de cette collaboration pour le client se retrouvent dans de nombreuses applications. »

Dr. Norbert Hennes

Une nouvelle méthode de production permet d’usiner complètement un support de moteur en Inconel en 13,9 heures, contre environ 50 heures jusqu’alors.

De nouvelles méthodes d’usinage

Les démonstrations sur sept postes ont pris en compte la vaste palette de fabrication de composants structuraux : différents matériaux, tels que l’aluminium, le titane et les superalliages, ainsi que la taille des composants et des séries. De concert, Starrag et Kennametal ont présenté les défis inhérents aux différentes tâches et ont expliqué la solution qu’ils ont élaborée ensemble, y compris toutes les données de processus et les potentiels d’optimisation. Un stand partenaire avait en outre été monté, sur lequel le fabricant de lubrifiants réfrigérants Blaser et l’entreprise Haimer GmbH, spécialiste dans le serrage d’outils, ont pu présenter leurs produits.

L’un des moments forts a sans aucun doute été la présentation de la nouvelle méthode utilisée par Starrag et Kennametal pour usiner rapidement un support de moteur en Inconel. Elle consiste en premier lieu à choisir un centre d’usinage LX 051 et à effectuer le serrage sur une table pivotante et rotative permettant de réduire le nombre de serrages de quatre à un. Pour l’usinage efficace de pièces brutes forgées de 10 à 40 mm, des outils de fraisage à lames en céramique et en métal dur monobloc sont utilisés. Le résultat est impressionnant : alors que la durée d’usinage s’élevait auparavant à environ 50 heures, le composant est maintenant ébauché et fini en seulement 13,9 heures.

Pour l’usinage efficace du titane, les participants ont eu droit à la présentation de trois postes. Dans un premier temps, les outils conçus par Kennametal ont impressionné par leur puissance de coupe (avec un taux de prélèvement de 495 cm3/min pour un ébauchage en 2D et de 288 cm3/min pour un ébauchage sur 5 axes). Ensuite, le fraisage efficace d’une poche à contre-dépouille a particulièrement attiré l’attention. L’élément clé : la tête de fraisage pivotante compacte d’un centre STC 1250, permettant l’usinage à l’aide d’outils plus courts et donc plus stables.

La collaboration entre Starrag et Kennametal : les participants ont pu obtenir des informations détaillées sur les processus, les machines et les outils – ici, au sujet de l’usinage efficace du titane.

Les nouveaux centres d’usinage modulaires ECOFORCE Ti 9/13 qui, en termes de capacité et de dimensions, ne souffrent pour le moment d’aucune concurrence, ont suscité un intérêt tout particulier. Le choix de palettes horizontales (de 4 000 × 1 000 mm à 8 000 × 2 500 mm, pour des charges allant de 5 000 à 12 000 kg) permet l’usinage de gros composants structuraux en titane. Des broches de transmission bien plus rigides que des motobroches garantissent un ébauchage et une finition efficaces, avec une vitesse de rotation maximale de 8 000 tr/min et un couple S1 de 940 Nm, ou 5 600 tr/min et 1 300 Nm. En combinaison avec les outils Kennametal adaptés, l’utilisateur bénéficie de taux d’usinage du titane exceptionnels, allant jusqu’à 750 cm3/min.

La nouvelle broche de 150 kW Ecospeed qui, pour des dimensions géométriques identiques, peut remplacer la broche de 120 kW Ecospeed qui a fait ses preuves (82 Nm, 30 000 tr/min), permet d’atteindre des taux d’usinage de l’aluminium de plus de 12 000 cm3/min. Elle est utilisée aussi bien sur le nouveau centre d’usinage STC 800 X que sur la tête d’usinage cinématique parallèle Sprint Z3 des machines Ecospeed.

Le centre d’usinage polyvalent 5 axes BAZ STC 800 X, qui complète le bas de la gamme Ecospeed, illustre bien la devise de Starrag « Engineering precisely what you value ». Lors de démonstrations pendant les « Aero Structures Technology Days », le STC 800 X a su montrer pourquoi il fait office de solution référence pour les pièces en aluminium jusqu’à 1 400 mm. La conception optimisée pour une dynamique des plus élevées ainsi que des temps de copeau à copeau réduits au maximum garantissent une productivité élevée. Entre autres éléments, le magasin à outils, conçu pour accueillir jusqu’à 465 outils, permet une grande flexibilité.

M. Bernhard Bringmann, Starrag : « de plus en plus de clients nous demandent des systèmes FMS intelligents »

Vers une nouvelle dimension de fabrication

En raison de séries toujours plus grandes, du souhait d’une production automatisée et d’une qualité garantie, les systèmes de fabrication flexibles jouissent d’une popularité croissante. Depuis déjà plus de 25 ans, Starrag. développe de tels systèmes, appelés FMS (Flexible Manufacturing Sys- tem), et gère tous les éléments ainsi que l’ensemble du processus – depuis les machines, les dispositifs et les outils jusqu’à l’ordinateur central, en passant par la préparation et la manipulation automatiques des pièces à usiner à l’aide de robots. La complexité des situations existantes a été démontrée à Rorschacherberg par un FMS qui, chaque année depuis sa création, usine complètement et de manière entièrement automatisée 35 000 aubes de turbine forgées en Inconel ou en titane.

Starrag développe et installe également des FMS spécifiques aux clients et destinés aux carters, aux profils de pale et aux composants structuraux, et ce dans le monde entier. Un exemple concret a été fourni lors du deuxième jour : l’entreprise de construction aéronautique Pilatus Flugzeugwerke AG a permis aux participants de s’immiscer dans ses usines ultra modernes. À Stans, commune suisse du canton de Nidwald, Pilatus développe et construit des avions livrés partout dans le monde : du PC-12, l’avion d’affaires monomoteur à turbopropulseur le plus vendu, au PC-24, premier jet d’affaires au monde capable d’opérer sur de courtes pistes sans revêtement.

Avec la maturité commerciale du PC-24, la capacité de production est en passe d’atteindre un nouveau sommet. Étant donné que le nouvel avion d’affaires, comme tous les autres Pilatus, inclut de nombreux composants de structure en aluminium, du nez jusqu’à l’aileron arrière, en passant par les extrémités des ailes, les responsables ont décidé de s’équiper de nouveaux systèmes d’usinage pour les gros composants. Pour les composants structuraux d’une longueur de 750 mm à 4 000 mm, Pilatus a installé un FMS Starrag équipé de deux centres d’usinage Ecospeed F 2040 identiques, augmentant ainsi considérablement ses capacités de production.

Le thème des « Aero Structures Technology Days 2018 », organisés par Starrag et Kennametal : comment fabriquer des composants structuraux de manière encore plus productive ?

L’offre du groupe Starrag incluait la conception du projet et l’ingénierie de l’ensemble du FMS qui, outre les centres d’usinage, comprend également un système de manipulation des palettes à 16 palettes de 2 000 mm × 4 000 mm. L’installation dispose également de deux stations de préparation avec un dispositif de table basculante pour le chargement horizontal. Un ordinateur de gestion de la fabrication développé par Starrag et fourni à la livraison, assiste la production hautement automatisée en pilotant l’interaction des deux machines avec les stations de palettes et les stations de préparation. De plus, tous les travaux de fondation sont effectués et livrés clé en main par Starrag.

M. Bernhard Bringmann, Managing Director sur le site Starrag de Rorschacherberg, en Suisse, explique : « de plus en plus de clients nous demandent de tels systèmes FMS intelligents ». Parmi les nouveaux clients convaincus par le concept de Starrag, Charlie Newell, invité d’honneur de l’événement et PDG de l’entreprise Orizon Aerostructures. Son entreprise produit et livre aux leaders de la construction aéronautique des composants structuraux en métal de grande taille et complexes, ainsi que des modules rigides principaux.

Pour une nouvelle usine de production, il a commandé un FMS composé au total de sept centres d’usinage Ecospeed F 2060 couplés : F pour « montant fixe » et 2060 pour une taille de palettes de 2 000 × 6 000 mm. « Le système de fabrication a été entièrement planifié et équipé par nos soins », poursuit Bernhard Bringmann. « Seulement 18 mois se sont écoulés entre la commande et la livraison de la dernière machine en décembre 2017 ». Lors de son discours, Charlie Newell a non seulement confirmé les compétences techniques de Starrag, mais il a également souligné un autre facteur important à ses yeux : « dans la philosophie de notre entreprise, l’esprit d’équipe joue un rôle important. C’est pourquoi nous nous réjouissons d’avoir trouvé en Starrag un partenaire qui ne fait pas que livrer des machines, mais avec qui nous collaborons étroitement et qui nous aide également du point de vue des applications techniques et de la programmation. »