PASSARO : cockpits composites monobloc hors autoclave pionniers pour Clean Sky 2

Le projet PASSARO (caPAbilities for innovative Structural and functional testing of AeROstructures) vise à développer de nouveaux matériaux multifonctionnels — intégrant isolation phonique et résistance aux impacts de haute énergie — et des solutions d'inspection pour de nouveaux cockpits composites fabriqués en une seule opération et complétés par des technologies hors autoclave (OOA) telles que la consolidation in-situ de composites thermoplastiques et l'infusion de résine liquide. Ce cockpit composite a été développé par Airbus Defence and Space (Madrid, Espagne) pendant Clean Sky 1, basé sur l'avion C295. Le projet vise également l'automatisation des processus de fabrication ainsi que de nouvelles approches de test basées sur les concepts de l'Industrie 4.0 et le développement de concepts ergonomiques avancés favorisant le confort du pilote et une interface homme-machine améliorée.

Le projet PASSARO, partie de la plateforme Airframe de Clean Sky 2, a débuté en juillet 2016 pour une durée totale de 48 mois. Il comprend onze partenaires du Portugal et d'Espagne travaillant en étroite collaboration avec Airbus Defence and Space.

SOURCE : Clean Sky 2

Synergies avec le projet régional portugais MOSHO

De nombreux projets Clean Sky 2 (CS2) partagent des synergies avec des initiatives régionales des États membres de l'UE (par exemple, CORAC en France). Le projet PASSARO a promu des activités complémentaires avec des initiatives nationales de R&D portugaises. Le projet MOSHO (Solutions avancées pour matériaux d'impact, réparation de structures aéro composites et leur surveillance) complète les activités de PASSARO auxquelles certains partenaires participent et est soutenu par ADS (Airbus Defence and Space) en tant que coordinateur Clean Sky 2 pour l'ITD Airframe. Le projet développera et intégrera des solutions avancées pour la réparation de structures aéro composites.

Figure 3 : périmètre technique du projet MOSHO SOURCE : https://www.cleansky.eu/commissioner-moedas-meets-passaro-at-isq

Les robots collaboratifs PASSARO réduisent le temps de cycle de stratification manuelle jusqu'à 70 %

Dans le cadre des objectifs du projet PASSARO de rechercher et développer l'emploi de robots collaboratifs dans la fabrication de composites, le projet OPTIMAL a développé une solution automatisée pratique et rentable pour remplacer la stratification manuelle traditionnelle, en utilisant des matériaux qualifiés.

Traditionnellement, la fabrication de composants composites utilisant du préimprégné est essentiellement une activité manuelle, mais des pas sont franchis vers l'automatisation. Au cours de la dernière décennie, plusieurs solutions de stratification automatisée ont émergé pour des pièces à géométrie relativement simple. Ces solutions sont souvent assez coûteuses et exigent généralement que les usines soient conçues de zéro pour leur installation. Elles requièrent typiquement des environnements spéciaux sous forme de cellules isolées avec systèmes de sécurité dédiés. Comme alternative, les robots collaboratifs (cobots) pourraient être intégrés dans les flux de fabrication existants pour automatiser certaines tâches et améliorer la productivité sans changer drastiquement l'environnement.

Les robots industriels sont rapides, puissants et ont une précision et une répétabilité exceptionnelles, mais ils sont développés en visant uniquement l'optimisation du résultat final. En comparaison, les cobots sont plus lents, moins précis et gèrent des charges utiles plus faibles, mais possèdent ce qu'il faut pour automatiser des tâches simples, surtout aux côtés d'humains, à un coût considérablement moindre. Les cobots ont des capteurs de charge qui détectent les moindres impacts et s'arrêtent en sécurité.

L'objectif d'OPTIMAL en développant les technologies cobot est d'améliorer sa propre capacité, et celle d'autres entreprises, à offrir des produits plus répétables, de meilleure qualité, en grandes quantités et à moindre prix.

Dans le paquet de travail 10 du projet PASSARO, trois étapes principales ont été développées en utilisant des robots collaboratifs :

1. Prélèvement et tri des plis, directement depuis le découpeur de plis automatisé ;
2. Dépelliculage des plis à l'aide d'une cellule dédiée ;
3. Positionnement et empilement des plis dans un moule.

Pour mettre en œuvre ces activités, une cellule a été développée qui reçoit les plis de préimprégné du découpeur et les dépellicule et empile automatiquement sur un moule.

Robots collaboratifs utilisés pour la fabrication de composites dans le projet PASSARO. SOURCE : ISQ Group

Les tâches de positionnement et d'empilement sont effectuées par le bras robotique à l'aide de ventouses spéciales pour la manipulation de préimprégné. Le dépelliculeur est une machine plus complexe, utilisant de l'air comprimé pour dépelliculer le préimprégné, qui est protégé par deux revêtements — généralement un plastique et un papier, ou simplement deux plastiques. Le concept de dépelliculage repose sur le fait que différents matériaux tendent à vibrer à des fréquences différentes lorsque le même stimulus est appliqué. Les différentes fréquences de vibration produisent des poches d'air entre le préimprégné et les couches de revêtement. Le résonateur à plaque ajuste l'amplitude de vibration pour différents matériaux. Ce prototype a pu atteindre des taux de dépelliculage avec un succès proche de 100 % pour des matériaux spécifiques et une précision d'empilement de ± 0,5 mm, dans chacun des deux degrés de liberté dans le plan du moule, et ± 0,1° en rotation.

L'approche modulaire adoptée pour ce système le rend indépendant des dimensions des plis. La largeur est couverte en ajoutant plus de modules de dépelliculage en parallèle et la longueur en ajustant la plage d'ouverture du dépelliculeur. Cette technologie, comparée à un opérateur humain, offre une nette amélioration en précision de processus, répétabilité et surtout temps de cycle, avec des réductions jusqu'à 70 %.

Auteurs : António Reis, Nicole Cruz, Marco Neves (OPTIMAL) et Rubén Buelga Sanchez (ADS). Pour plus d'informations, contactez :
INEGI
Campus da FEUP
Rua Dr. Roberto Frias, 400
4200-465, Porto, Portugal
Tél : (+351) 229 578 710
Email : passaro@inegi.up.pt