Maîtriser les matériaux composites : stratégies de production efficaces pour OEM aérospatiaux

Dans la course à l'augmentation de cadence pour répondre à la demande d'avions commerciaux, il n'y a pas de méthode unique pour faire le meilleur avion. Alors que les OEM aérospatiaux considèrent toutes leurs options matériaux et procédés, ils continueront à trouver des applications innovantes pour les composites thermodurcissables (TD) et thermoplastiques (TP), sans parler d'autres choix comme les tissus fibre de carbone secs et composites à matrice céramique (CMC).

Déterminer les combinaisons optimales de matériaux et procédés pour construire chaque pièce, avec la performance et qualité requises, au coût total d'acquisition (TCA) le plus bas, peut ressembler à résoudre un Rubik's Cube. Chaque partenaire de la chaîne d'approvisionnement collabore avec l'OEM pour aligner une face différente du cube, avec l'objectif global de livrer un avion sûr, performant, économe en carburant, confortable à la compagnie aérienne, dans les délais et profitablement.

Les paradigmes changent constamment au fur et à mesure que matériaux avancés et techniques de fabrication évoluent. Pour chaque composant et pièce d'avion — aile, fuselage, longeron, pièce intérieure ou moteur — il y a un ensemble de considérations en cascade. Quels matériaux sont viables ? De quelles façons peut-on les formater — par exemple plis de calage, ruban bobiné, flocons hachés, plis biaisés ? Quelle technologie de drapage est compatible — drapage manuel, drapage robotisé (ruban automatisé ou placement fibre), préformes ou moulage par compression fermé ?

Chaque voie matériaux/procédés (M&P) apporte des possibilités passionnantes. Les CMC offrent la capacité de remplacer les métaux en applications haute température. Les thermoplastiques suscitent beaucoup d'intérêt avec leur recyclabilité, soudabilité, traitement rapide et simplicité globale de manipulation matériaux. Ils restent stables à température ambiante et sont moins sensibles aux contaminants environnementaux en atelier que les matériaux thermodurcissables. Les tissus secs libèrent aussi du stockage réfrigéré et ouvrent des options de traitement supplémentaires. Et bien sûr, les thermodurcissables continuent d'offrir une solution éprouvée pour formation de pièces cohérentes de haute qualité — avec coûts bien établis et scalabilité prouvée.

Exploiter les compétences cœur

On pourrait argumenter qu'une excellente exécution est aussi importante que la voie M&P choisie. Après tout, rien ne sert de gagner du temps de cycle avec une solution hors autoclave (OOA) si un pli manque ou est drapé dans le mauvais ordre, et que tout le processus de fabrication doit être redémarré. Quand chaque partenaire de la chaîne peut se concentrer sur son rôle spécialisé et ses compétences cœur, en comprenant comment ce rôle atteint l'objectif produit final, tout le monde gagne.

Par exemple, un partenaire de formatage efficace doit pouvoir livrer différents matériaux sur-mesure aux exigences du constructeur aéronautique ou fournisseur de rang — avec meilleure qualité, vitesse plus rapide et TCA plus bas qu'en interne. Aujourd'hui, cela inclut souvent refendage, bobinage, découpe couteau, découpe jet d'eau, usinage, hachage, empilement plis préformes ou kitting de matériaux, en formats prêts pour processus de fabrication aval automatisés, semi-automatisés ou manuels.

Un partenaire de fabrication externalisé peut aussi aider les OEM à expérimenter différentes options M&P avant de monter en volume pour une solution de production de masse. Avec une infrastructure de formatage externalisée robuste à leur disposition, les constructeurs aéronautiques ont accès à l'équivalent manufacturing d'un abonnement salle de sport pour « tester » des théories, éliminer ce qui ne répond pas aux attentes et monter en charge ce qui fonctionne, à une fraction du coût et des tracas pour mettre en place leur propre « salle de sport » ou installation de test.

Les OEM et fournisseurs de rang ont l'opportunité d'externaliser la gestion de l'information matériaux à des partenaires de formatage. Cette gestion inclut analytique prédictive pour programmes stocks gérés fournisseur, suivi et gestion automatisés du temps hors réfrigérateur des préimprégnés, et gestion des données de tests et qualification matériaux.

En investissant dans équipements, technologies et collaborateurs dédiés à ces capacités, les formateurs de matériaux libèrent leurs partenaires de chaîne d'approvisionnement de ces responsabilités, leur permettant de concentrer les ressources sur leurs compétences cœur. Et quand les innovateurs de conception et assemblage aéronautiques peuvent se concentrer sur juste cela, le ciel est la limite pour les prochaines avancées aérospatiales de nouvelle génération !

À propos des auteurs

Michael Quarrey est vice-président Opérations Aérospatiales pour Web Industries. Il a plus de 30 ans d'expérience managériale axée sur la création d'équipes à haut engagement et haute performance. Quarrey détient un M.S. en Dynamique des Systèmes de Dartmouth College et un B.S. en Informatique de Worcester Polytechnic Institute. Contact : mquarrey@webindustries.com.

Ben Winters est directeur général pour Web Industries Inc. — CAD Cut Services avec plus de 25 ans d'expérience avec clients aérospatiaux. Web Industries est un formateur de précision de composites fibre de carbone et autres matériaux utilisés en fabrication aérospatiale. Winters et l'équipe Web s'engagent avec OEMs et fournisseurs de rang tôt en développement produit pour concevoir des solutions de formatage optimisées pour le mix matériaux, machines et procédés du client. Contact : bwinters@webindustries.com.