Des capacités novatrices de réparation des composites pour les composants critiques des aéronefs
De nombreuses applications industrielles utilisent massivement les matériaux composites qui sont plus durables et plus résistants à l’usure que les métaux. L’aéronautique est l’une des industries qui tirent pleinement parti de ces avantages dans la mesure où les composites contribuent à diminuer le poids des aéronefs, ce qui impacte directement le taux de consommation de carburant par passager et réduit les coûts associés. Cette croissance de la demande en composites a donné naissance à un secteur annexe qui les entretient et les répare. Le projet COLOMBUS-2, soutenu par l’UE, a été mis en place par GMI dans l’objectif de développer le matériel de réparation nécessaire pour un collage haute performance et des pièces de réparation intelligentes, permettant ainsi le suivi de l’état structurel des composants critiques des aéronefs. L’équipe a mis au point et validé de nouvelles solutions de réparation des composites pour les aéronefs dits «tout composite» à la pointe de la technologie, tels que l’A350 et le B787. Le projet incluait une solution de régulation du chauffage (AdaptHEAT), une couverture chauffante que l’on peut découper (CONDUCTOR) et un système applicatif portable (OLGA). Outre les méthodologies associées, ces solutions fournissent à l’industrie aéronautique dans son ensemble de nouvelles capacités de réparation, ce qui accroit l’efficacité des aéronefs tout en réduisant les coûts. Des solutions de réparation des composites Les dégâts sur les aéronefs sont généralement liés à des facteurs externes et surviennent soit durant le vol (grêle, impacts d’oiseaux, etc.) soit au sol (collisions avec des véhicules ou des outils, etc.). Ces facteurs peuvent être à l’origine de dommages à la surface de la structure, comme des bosses, des rayures et des décollements, ou, dans les cas plus graves, ils peuvent perforer cette structure, compromettant fortement la sécurité. Les solutions composites pour les structures des aéronefs permettent de réaliser des économies de l’ordre de 50 % par rapport aux aéronefs métalliques, sans même prendre en compte leurs impacts positifs sur l’environnement du fait de la réduction des émissions de CO2, de NOx et autres. Cependant, pour que les solutions composites soient viables et que les avions volent en toute sécurité et restent ponctuels, les réparations structurelles doivent être rapides, fiables et économiques. Une réparation composite implique généralement le collage et la polymérisation d’une pièce de réparation composite conçue à cette fin, à une température extrêmement précise (normalement entre 120 et 180° C) et pour une période de temps donnée (en général une à deux heures). Cependant, ce processus requiert la présence de dispositifs de chauffage spécialisés permettant d’obtenir les températures spécifiées, avec des marges de tolérance strictes (max +/- 50° C), sur tous les sites des aéronefs. Entre autres innovations, l’équipe est parvenue à développer des dispositifs de chauffage adaptés (en adaptant les systèmes de chauffage à la structure, et non l’inverse), ainsi qu’une méthode d’application de pression positive, pour les aéronefs à structures composites complexes. Comme l’ajoute M. Roland Chemama, coordinateur du projet, «ce qui a le plus impressionné nos homologues, c’est la couverture chauffante CONDUCTOR, qui peut être découpée et utilisée pour les réparations, ce qui est tout simplement inconcevable avec les technologies actuelles. En pratique, n’importe quel type de réparation composite par collage pourrait être réalisé en utilisant l’équipement GMI Aero». Des performances accrues pour les aéronefs avec des coûts de fabrication réduits Les résultats de COLOMBUS-2 sont effectivement conformes à l’ambition européenne globale d’accroître la sécurité et le confort des passagers, de réduire les retards et de faire baisser le prix des billets. La contribution à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et du bruit est également un thème central. Ces nouvelles technologies qui contribuent au maintien de la compétitivité du secteur auront également pour conséquence directe la création d’emplois et le renforcement des bases technologiques de l’UE, tout en favorisant l’expansion et la croissance des PME qui misent sur la R&D. Étant donné l’extrême régulation du marché de l’aéronautique, l’équipe multifonctionnelle de COLOMBUS-2 est parvenue à mettre au point les solutions ciblées avec un temps de mise sur le marché réduit. En effet, certains des équipements ont déjà été ajoutés aux manuels de réparation structurelle de plusieurs fabricants aéronautiques de premier ordre. Se tournant vers l’avenir, M. Chemama déclare: «Actuellement, notre priorité est d’étendre l’automatisation et la normalisation des réparations, ainsi que d’accroître l’éventail des structures réparables (à ne pas jeter). Si les aéronefs intègrent les progrès technologiques, les méthodes de réparation doivent suivre!»
Mots‑clés
COLOMBUS-2, composite, métal, aéronef, émissions, traitement par la chaleur, application de pression positive, passagers, confort, sécurité, réparation