Cas d'utilisation de l'usinage CNC dans les industries militaires et de la défense

En tant que source majeure de revenus manufacturiers, les industries de la défense et de l'armée s'appuient sur des technologies très flexibles, rentables et fiables. Alors que les dépenses mondiales de défense devraient augmenter à un TCAC d'environ 3 % sur la période 2019-2023, pour atteindre 2 100 milliards de dollars d'ici 2023, ils investissent également massivement dans des solutions d'usinage modernes dans différents secteurs de leur flux de travail.

Les exigences générales de l'équipement militaire peuvent varier énormément, mais certaines choses s'appliquent à tous. En général, l'équipement de qualité militaire doit être robuste, rigide et bien fonctionner sur des terrains difficiles. Une grande partie du gros équipement est en métal et nécessite des pièces métalliques, mais il y a aussi une place pour les fournitures médicales (qui doivent être approuvées par les autorités militaires, la FDA ou toute autre réglementation gouvernementale applicable selon la région).

Étant donné que les applications de défense peuvent croiser d'autres industries comme la communication, le médical et l'aérospatiale, etc., cela signifie souvent qu'elles utilisent également toutes les installations d'usinage spécifiques à ces industries. Les machines doivent souvent être grandes et capables de traiter des matériaux tels que des alliages et des métaux durs et durables.

Voici quelques-unes des façons dont l'industrie de la défense met en œuvre des machines CNC et comment elles apportent quelque chose d'unique à la table :

Applications aérospatiales

L'un des principaux utilisateurs des technologies de fabrication CNC est Lockheed Martin. Non seulement Lockheed Martin est sans doute le plus grand nom de l'industrie de la défense, mais c'est aussi la troisième plus grande entreprise aérospatiale au monde, derrière Boeing et Airbus. Cependant, l'entreprise a des besoins légèrement différents des deux autres car elle se concentre beaucoup plus sur la défense. C'est là qu'interviennent les technologies d'usinage de précision, offrant une grande précision des pièces, la fiabilité des processus et des économies de coûts.

Alors que les machines CNC sont utilisées dans des applications militaires depuis leur création, les fraiseuses et perceuses modernes offrent quelque chose d'unique que la plupart des autres technologies de fabrication ne peuvent égaler. La précision à elle seule permet des applications militaires bien plus novatrices. Les peaux composites du F35, par exemple, sont fraisées et percées avec des tolérances si étroites que la surface assemblée de l'avion évite les décalages qui peuvent apparaître sur un radar.

Dans le cas du F-35, les constructeurs utilisent une fraiseuse à cinq axes avec un portique aérien, qui fournit une puissance suffisante pour leurs opérations d'usinage de précision sur les peaux composites des avions. Il gère également les pièces complexes en plastique renforcé de fibre de carbone ainsi que les fixations sous vide en aluminium qui maintiennent la pièce pendant la fabrication. Une seule machine perce à elle seule de nombreux types de pièces pour toutes les sections de l'avion et pour le processus de fabrication lui-même.

De même, Northrop Grumman est un autre entrepreneur de la défense aérospatiale qui trouve que les machines CNC sont le meilleur moyen d'atteindre ses objectifs. Ils ont un partenariat de longue date avec le conglomérat de fabrication de classe mondiale Siemens pour utiliser leurs systèmes et ont investi une tonne d'argent dans le développement de nouvelles technologies pour leur propre usage. Les recherches de Northrop Grumman ont indiqué que les principales catégories qu'une machine CNC doit remplir (pour les applications de défense) sont la conception robuste de la machine, la répétabilité de la machine-outil, la réactivité de la machine-outil, la stabilité de la température environnementale et la fondation stable de la machine.

L'usine Hawthorne de Northrop Grumman utilise des routeurs CNC verticaux Cincinnati à deux portiques et 5 axes avec fixation CNC réglable pour contourner les coûts de construction et d'installation des outils durs. Trois lits réglables de nouveaux dispositifs de maintien universels POGO (UHF) réduisent les temps de configuration d'environ deux tiers lors des opérations de coupe et de perçage de trous sur plus de 100 pièces de peau de fuselage différentes. Ces systèmes jouent un rôle crucial dans l'accélération de leurs opérations et fonctionnent aux côtés des machines à commande numérique dans leur arsenal.

General Atomics a également été un partisan enthousiaste de l'usinage CNC (parmi de nombreuses autres technologies) dans le développement de ses avions. Leur travail avec le vaisseau Predator en est un excellent exemple. Il s'agit d'un avion tout composite déposé dans l'une de leurs installations de fabrication au sud de Rancho Bernardo, en Californie, utilisant principalement des préimprégnés de carbone/époxy et durci dans un autoclave. Les matériaux préimprégnés sont découpés sur une machine de découpe et de mise en kit informatisée et la découpe du noyau est effectuée sur une machine de découpe CNC à 5 axes.

Développement d'armes

Des machines CNC à 4 axes ont été utilisées pour développer des missiles Tomahawk dès la guerre du Golfe. Cette tendance n'a fait que s'approfondir à mesure que la technologie progresse, introduisant des machines à axes multiples avec de grands espaces de travail et des volumes qui peuvent créer la peau d'un missile en un seul flux de travail. Outre la précision, ces systèmes nécessitent beaucoup de couple pour pouvoir fraiser des matériaux plus résistants. Inutile de dire que les missiles comme le Tomahawk nécessitent de grands systèmes lourds qui doivent également fonctionner avec des matériaux assez puissants car ces armes doivent souvent résister aux déplacements des navires et même aux conditions sous-marines.

Pour les développer, Raytheon utilise un robot FANUC à six axes. Cela permet à un seul département de fabriquer lui-même l'intégralité du missile de croisière de 20 pieds, le robot effectuant la majeure partie du travail lourd. Comme on peut l'imaginer, c'est une tâche dangereuse, donc avoir aussi peu de travail manuel est un énorme avantage pour l'entreprise. L'assemblage de robots est donc non seulement moins cher, plus rapide et plus précis, mais également activement plus sûr.

De petits composants pour missiles et véhicules sont constamment développés à l'aide de technologies d'usinage multi-axes. Les composants d'hélicoptères tels que les plateaux cycliques rotatifs et fixes, les moyeux de rotor principal et de queue et les manchons de rotor principal sont tous en cours de développement avec des machines CNC dans les installations de Sikorsky, par exemple.

Même des véhicules comme le Hummer H2 utilisent plusieurs composants fraisés. Un bon exemple est la grille à l'avant, utilisant de l'aluminium et des aciers à haute tolérance. Ceux-ci sont beaucoup plus rapides à fabriquer et à assembler grâce aux avantages uniques de l'usinage CNC.

Systèmes de détection et technologie radar

Les systèmes de détection et les dispositifs de communication sont toujours nécessaires pour les installations militaires et de défense. En tant que tels, leur fourniture et leur maintenance ont toujours été du ressort des dernières technologies de fabrication. C'est un autre domaine où l'usinage CNC peut exceller lorsqu'il est utilisé comme rempart pour les besoins opérationnels de l'armée.

Le développement de radômes et d'antennes radar nécessite des formes particulièrement laborieuses et des finitions raffinées. C'est pour qu'ils puissent capter des signaux très infimes, dont on aurait besoin pour les systèmes de détection d'armes. Cela signifie souvent que les composants usinés CNC doivent être lisses et courbés avec précision de toutes les bonnes manières.

Outre ces systèmes de détection, leurs boîtiers sont également usinés et fraisés. Avoir une endurance élevée devient particulièrement nécessaire car ils doivent souvent faire partie de véhicules militaires qui iront à grande vitesse ou devront résister à un degré élevé d'usure. Les radars peuvent être constitués de plusieurs métaux et alliages, de sorte que toute machine CNC les manipulant doit apporter une bonne dose de polyvalence à la table.