Apprentissage par la pratique

Selon Dr. Markus Ess, responsable du développement et de la technologie au sein de la division HPS de Starrag, cette commande s’inscrit dans un contexte particulier : « Nous ne sommes en réalité pas un sous-traitant, même si nous avons déjà de l’expérience dans la fabrication de carters. Cependant, comme le contrat conclu couvre l’ensemble de la chaîne de production, de la pièce brute jusqu’aux éléments de carter prêts à être assemblés, nous y avons vu l’occasion d’élargir et d’améliorer notre savoirfaire technique. En effet, nos clients font de plus en plus souvent appel à cette expertise approfondie. »

Il est également évident pour le client que Starrag n’est pas un fournisseur classique. Cette demande est née plutôt d’une situation d’urgence. En effet, cette production en petites séries n’était plus viable économiquement pour l’ancien fournisseur, et aucun autre prestataire disposant des compétences et des équipements nécessaires n’a pu être trouvé. Starrag, en revanche, peut utiliser son ATCC de Rorschacherberg pour la majeure partie des travaux, car celui-ci offre les meilleures conditions pour l’usinage des carters. D’une superficie d’environ 2 000 m2, le centre est équipé des tout derniers centres d’usinage Starrag à quatre et à cinq axes. De plus, des spécialistes des applications et des développeurs expérimentés sont présents sur place. « D’un point de vue économique, c’est un avantage de ne pas avoir à investir dans de nouvelles machines pour cette commande », explique Markus Ess. « Pour les carters, nous utilisons les machines STC de type STC 1250MT et STC 800MT disponibles à l’ATTC, adaptées au fraisage et au tournage, en fonction de la taille des carters et des exigences. »

Fabrication de carters – Que faut-il faire ?

Les turbines à gaz se composent généralement de plusieurs étages : l’entrée d’air (éventuellement équipée d’un surpresseur), le compresseur (le plus souvent à plusieurs étages), la chambre de combustion, la turbine proprement dite – qui transforme l’énergie thermique des gaz chauds en énergie mécanique ou électrique – et la sortie. C’est également le cas des boîtiers de plus petites tailles, dont l’enveloppe nécessite six éléments de carter différents. Pour la nouvelle génération, un carter supplémentaire est ajouté. Chacun de ces carters à symétrie de rotation doit répondre à des exigences différentes et présente des dimensions et une géométrie variées. Les matériaux varient également en fonction des températures ambiantes. On utilise du titane dans la zone froide et de l’Inconel dans la zone chaude (jusqu’à 2 000 °C). Le contrat prévoit que Starrag produise les éléments de carter pour turbines à gaz, livrés aux États-Unis sous forme de kits.

Le développement technologique était également soumis à des impératifs économiques. Après tout, Starrag ne souhaitait pas se contenter d’acquérir un savoir-faire. Les coûts ponctuels constituaient donc un facteur important, parmi lesquels figurait le dispositif de serrage. Stanislav Stankevich, ingénieur d’application senior, explique : « Au départ, nous avions prévu quatre dispositifs différents, mais cela aurait rendu le projet non rentable. C’est pourquoi nous avons mis au point un concept de serrage innovant et modulaire : un dispositif combiné qui nous permet de serrer les sept types de carters à l’aide d’un seul dispositif. » À cet effet, une matrice indiquant les positions de serrage pour chaque carter est imprimée sur la palette. Ce sont toujours les mêmes rainures, mais différents éléments de serrage verticaux standard qui sont utilisés. Cela permet à un opérateur expérimenté de reconfigurer le dispositif assez rapidement. D’autres développements internes ont été nécessaires pour garantir l’efficacité du processus d’usinage. Stanislav Stankevich, qui possède une grande expertise dans le domaine des carters, s’est chargé de la mise au point du processus et des outils, ainsi que de l’optimisation du dispositif. Il explique : « Afin de pouvoir percer et fraiser même dans les zones difficiles d’accès, nos spécialistes ont mis au point des têtes angulaires ultra-minces qui, grâce à une interface spéciale, offrent une rigidité particulièrement élevée et sont adaptées à l’usinage lourd. » Les fraises en carbure, développées et affûtées en interne, contribuent à optimiser les performances d’usinage, et d’autres outils, tels que les forets pour trous profonds et les fraises coniques pour usinage arrière, sont également issus du laboratoire d’idées de Starrag.

À la fin du processus de fabrication, chaque pièce est marquée d’un numéro de série conformément aux prescriptions. On procède au montage de boulons, de goupilles, de coulisseaux et de composants fournis par des sous-traitants. Le lot est ensuite placé dans un emballage réutilisable, celui-même dans lequel les ébauches ont été livrées. Ce lot de carters est ensuite expédié aux États-Unis, où la turbine est assemblée et testée.