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Drapage automatique des composites : enfin des logiciels de programmation et de simulation des machines

publié le 15 septembre 2008


Il est difficile d’échapper au récent déluge d’articles et de conférences sur les composites, et à l’enthousiasme généré par les derniers progrès de leur fabrication : machines de placement automatique de fibres (AFP, Automated Fiber Placement) et de drapage automatique (ATL, Automated Tape Laying). Il s’agit d’être le premier à mettre au point des machines ATL productives, pour l’aéronautique mais aussi pour d’autres secteurs vers lesquels le transfert de technologie s’effectue rapidement. De même que, dans le domaine de l’usinage, les fabricants de fraiseuses CNC sont en lice pour atteindre des vitesses de coupe de l’ordre de plusieurs centimètres par minute, les fabricants de machines ATL et AFP avancent des chiffres en kilogrammes par heure, mais souvent ne tiennent pas compte de la complexité d’autres paramètres essentiels pour une production rapide de pièces en composites. La comparaison ne s’arrête pas là : comme la CFAO doit continuellement s’adapter aux nouvelles techniques d’usinage, les logiciels de programmation des machines AFP et ATL doivent suivre les progrès technologiques de ces dernières.

Les machines et les logiciels qui automatisent le drapage des composites sont dans une situation très similaire à celle de l’usinage des métaux par CNC dans les années 1950 et 60. Les coûts élevés d’infrastructure tendent à limiter l’adoption de la technologie aux grands fabricants. La technologie des processus est complexe, rares sont ceux qui la maîtrisent. Les logiciels sont généralement produits par les fabricants de machines, avec des différences d’une marque à l’autre, ce qui limite leur mise en œuvre et leurs progrès.

« Il existe clairement un besoin pour des logiciels de programmation provenant d’un fournisseur reconnu par le secteur. Ils constitueraient un standard, bénéficiant d’une maintenance et de mises à jour régulières », déclare Peter Vogeli, de la société Electroimpact. « Les machines doivent être fournies par des fabricants compétents, et les systèmes de programmation par des éditeurs de logiciels compétents, exactement comme pour l’enlèvement de matière. Dans ce secteur arrivé à maturité, les fabricants de machines-outils ne tentent généralement plus d’entrer en concurrence avec les fournisseurs de logiciels, qui sont bien plus compétents qu’eux en programmation. »

Le logiciel VERICUT de programmation et de simulation des composites est conçu indépendamment de toute machine CNC de placement de fibres, de la même manière qu’une application moderne de CFAO pour l’usinage CNC. « Lorsqu’un fabricant de machine-outil crée le logiciel de pilotage de ses machines, il a tendance à le restreindre à sa propre technologie », explique Bill Hasenjaeger, responsable du marketing produit chez CGTech. « Pour que le logiciel progresse, ainsi que la technologie qui le sous-tend, il doit être distinct de la machine et comporter diverses applications. C’est ce qu’on a observé dans le secteur de l’usinage des métaux, avec les progrès de la CFAO. »

Pendant plus de 20 ans, CGTech a constamment amélioré sa suite de logiciels VERICUT pour l’usinage des métaux. Mais c’est en 2004 qu’elle se lance pleinement dans le monde des composites, lorsque Boeing, son client depuis 1989, lui demande un programme de simulation des machines AFP, pour la fabrication du Boeing 787. En 2005, le projet est étendu à la mise au point d’une solution de programmation des machines AFP.

En 2006, Electroimpact est choisi pour fournir à Spirit Aerosystems une cellule multimachine de drapage et de positionnement de fibres, pour la section 41 du fuselage de l’avion. Cette cellule de drapage de composites comporte plusieurs machines indépendantes dotées chacune d’un changement automatique de tête, ce qui permet une production en continu, sans interruption pour le remplacement des têtes. Electroimpact reconnaît alors que CGTech est à même de fournir un logiciel de programmation et de simulation d’AFP indépendant de toute machine. Pendant près de 3 ans, Electroimpact coopère de manière non exclusive avec CGTech pour le développement d’un tel logiciel. Après plus de 2 années d’essais et de mise au point, ce logiciel est utilisé par Spirit Aerosystems pour programmer les nouvelles machines AFP fournies par Electroimpact. Le logiciel sera mis à jour et maintenu par CGTech.

CGTech a récemment conclu un partenariat avec AFPT, une société néerlandaise qui met au point une nouvelle tête de placement de fibres thermoplastiques, aux caractéristiques remarquables. AFPT utilise des rubans en matériau thermoplastique renforcé de carbone, qui adhèrent instantanément lors de leur application. Les matériaux thermoplastiques intéressent les grandes sociétés de l’automobile et de l’aéronautique car, contrairement aux thermodurcissables, ils ne nécessitent aucun passage en autoclave ou éventuellement une cuisson bien plus brève.

Alors qu’Electroimpact conçoit les têtes et les machines AFP pour les pièces aérospatiales de grandes dimensions, AFPT se consacre aux solutions de fabrication de petites pièces composites en matériaux thermoplastiques. AFPT bénéficie d’une expérience de 15 ans en enroulage filamentaire et d’un savoir-faire considérable dans divers matériaux composites. Cette société a commencé la mise au point de la tête de placement de fibres il y a plus de trois ans, et utilise une diode laser industrielle pour durcir et lier le thermoplastique déposé par cette tête. La tête est conçue pour être reliée à un robot industriel standard de type Kuka ou ABB. Elle convient pour la production de pièces relativement petites, typiquement de moins de trois mètres. CGTech travaillera avec AFPT pour que le logiciel VERICUT dédié aux composites réponde aux exigences de drapage des thermoplastiques.

VERICUT Composite Applications Suite permet la programmation et la simulation hors ligne des machines CNC de placement automatique de fibres et de rubans de composites, indépendamment de leur modèle ou de leur marque. Il est composé de deux applications distinctes : VERICUT Composite Programming (VCP) et VERICUT Composite Simulation (VCS).

VCP lit les surfaces CAO et les informations relatives aux limites de couche, et ajoute du matériau pour remplir les couches conformément aux normes de fabrication et aux exigences spécifiées par l’utilisateur. Il enchaîne les trajectoires de drapage pour définir des séquences de drapage, et les convertit en programmes de CN pour la machine ATL.

VCS lit les modèles CAO et les programmes de CN, à partir de VCP ou d’autres applications générant la trajectoire de drapage, et simule la séquence de CN sur une machine virtuelle. Le matériau est déposé dans le moule de drapage selon les instructions du programme de CN, dans un environnement virtuel simulant la CNC. Le matériau ainsi déposé peut être mesuré et inspecté pour vérifier que le programme de CN respecte les normes et les exigences de fabrication. Il est possible de créer automatiquement un rapport avec les résultats de simulation et des informations statistiques.




A propos de CGTech

La société CGTech, dont le siège social se situe à Irvine en Californie, est spécialisée dans l’édition de logiciels de simulation, de vérification, d’optimisation et d’analyse des programmes de machines-outils à commande numérique (CN) dédiées à la fabrication. Depuis 1988, le logiciel VERICUT®, produit phare de CGTech, est une référence dans le secteur de la simulation des machines-outils CN et permet de détecter les erreurs, les collisions potentielles ou les imperfections. Fort d'un réseau mondial de distributeurs, le logiciel VERICUT est utilisé par des sociétés de toutes tailles, des universités/écoles et des agences gouvernementales.


Pour plus d’informations sur VERICUT Composite Applications Suite, veuillez contacter CGTech au +33(1) 4196 8850 ou consulter www.cgtech.com.

 

 



 

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CGTech
F- 92500 Rueil-Malmaison


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