Le spécialiste de trains d’atterrissage Messier-Bugatti-Dowty (Safran) à Mirabel, Québec, vérifie son travail en amont pour assurer la précision de l’usinage.
En phase d’atterrissage, le majestueux Airbus A330-300 approche de la piste avec une masse maximale à l’atterrissage de 187 tonnes. L’ensemble repose sur le train d’atterrissage de l’avion qui permet d’offrir une arrivée confortable pour ses passagers.
Depuis 1991, l’usine de Messier-Bugatti-Dowty (Safran) de Mirabel, Québec est spécialisée dans la fabrication de l’armature principale des trains d’atterrissages. La composante la plus importante de l’ensemble du système, le raccord principal est la colonne structurelle centrale qui abrite le dispositif d’absorption des chocs. C’est également la partie la plus visible du train d’atterrissage à part les pneus. C’est une pièce très importante, fabriquée depuis 25 ans dans cette région de Montréal. L’usine en assure la fabrication, tout en affinant sans cesse ses procédés et perfectionne son savoir-faire afin que les pièces critiques soient réalisées parfaitement. L’utilisation du logiciel VERICUT permet de répondre à ce niveau d’exigence.
Messier-Bugatti-Dowty est le leader mondial du marché des systèmes de trains d’atterrissage et de freinage pour les avions.La société assure toutes les étapes de la conception à la fabrication jusqu’à la maintenance et la réparation, avec des opérations de fabrication en France, au Royaume-Uni, au Canada, au Mexique et en Chine.
Célébrant son 25ème anniversaire en 2016, l’usine Messier-Bugatti-Dowty (MBD) à Mirabel machines, assemble et peint les principales pièces de fixation pour le train principal ou le train avant pour de multiples programmes Airbus dont les A330 et familles A320, A380 (train avant) et A350-900 (XWB), ainsi que le programme 787 Dreamliner de Boeing.
Au fil des ans, l’usine est devenue plus rationnelle et efficace en dépit de son portefeuille croissant de pièces. André Martin, est le responsable de la fabrication, il dirige le pole engineering de l’usine MBD Mirabel. Il est présent depuis l’ouverture de l’usine et faisait partie des 11 premiers employés. M.Martin se rappelle des premières années où l’usine comptait 150 personnes, produisant des pièces pour sept appareils A330 par mois. Aujourd’hui, après plusieurs extensions et un personnel actuel d’environ 300 personnes, l’installation et la fabrication de pièces a été multiplié par huit.
«Nous faisons beaucoup de copeaux», déclare M.Martin. Pour MBD Mirabel, le processus d’usinage commence par des pièces matricées forgées en acier à haute résistance, 300M ou 35NCD16, qui peuvent mesurer plus de 3 mètres de long et peser environ 5,4 tonnes. Avec une chaine de production de 29 machines CNC, les opérations de l’usine de Mirabel comprennent du forage profond, du fraisage et du tournage effectuées sur des machines-outils. Selon M.Martin, le forgé pour l’A330, est parmi les plus lourd au monde, il pèse six tonnes au départ et quitte l’usine pesant environ 680 kg. « C’est le taux d’enlèvement matière le plus important » déclare-t-il.
Simulation et Vérification :
Avant que les copeaux commencent à voler à l’atelier, le processus de fabrication à Mirabel commence longtemps en amont avec la programmation de modèles CAO 3D dans le logiciel CATIA de Dassault Systèmes. Il est suivi par un traitement post-processeur dans le logiciel ICAM pour générer le code-G, et enfin tous les programmes CN sont exécutés dans VERICUT le logiciel de simulation de CGTech.
«Il n’y a pas de programme CNC qui va à l’atelier sans être passé sur VERICUT», dit M. Martin. MBD Mirabel utilise le logiciel de simulation de machine-outil depuis 1997 pour détecter d’éventuelles erreurs dans la programmation qui pourrait conduire à des accidents machine ou d’inefficacité dans les trajectoires outils.
« VERICUT est utilisé de sorte que le travail puisse être réalisé correctement dès la première fois», dit Martin Reid, coordonnateur de la programmation CNC. M.Reid, qui fait partie de MBD Mirabel depuis 2006, est également un utilisateur VERICUT depuis 1994. Il fait partie du département de programmation qui compte 13 personnes.
Il y a une partie de l’usine qui comporte des machines-outils en fonctionnement qui ont été installés il y a 25 ans, et selon M.Martin, la capacité de simuler les mouvements exacts de ces machines sur le logiciel de simulation a permis d’améliorer leurs rendements. Dans VERICUT les programmeurs utilisent le module OptiPath, un outil qui optimise les vitesses d’avance en analysant chaque segment de la trajectoire outil et lui attribue la meilleure vitesse d’avance possible pour chaque condition de coupe.
Cette année, ils sont en train de tester un nouveau module, le logiciel d’analyse et d’optimisation Force qui prédit les efforts sur la fraise, la puissance de la broche et l’épaisseur du copeau maximal afin d’en déterminer les vitesses d’avances optimales.
Ils utilisent également la fonction AUTO-DIFF qui permet la comparaison du modèle de conception CAO au résultat de final de la simulation pour détecter automatiquement les différences. « Nous transférons le modèle CATIA dans VERICUT pour vérifier que nous respectons la forme finale de la pièce et qu’il n’y a pas de défaut de matière laissés sur certaines parties de la pièce usinée », commente M.Reid.
« Pour nous, une pièce endommagée n’est plus que de la ferraille», ajoute M.Martin. « Et si nous avons de la matière en trop nous devons de nouveau relancer les machines et cela nous fait perdre un temps considérable. Sans VERICUT nous ne serions pas en mesure de réaliser le volume de travail que nous produisons aujourd’hui », affirme M.Martin.
Expansion pour répondre à la demande :
En Avril 2013, l’usine de Mirabel a célébré l’ouverture d’une extension de 9 000 mètres carrés pour un coût total de 58 millions de dollars canadien. Cette extension s’ajoute aux 190.000 mètres carrés existants. Le nouvel espace est dédié à la production du Boeing 787 et de l’Airbus A350. Il est équipé de machines-outils hautement automatisés et multitâches.
« Le nouvel atelier fonctionne portes fermées, tout est automatisé», explique M.Martin.
L’efficacité de l’ensemble est plus importante grâce aux nouvelles technologies de ces machines-outils cependant la complexité de fonctionnement rend indispensable la vérification de chaque étape du processus avant qu’un opérateur ne lance le début d’une production.
« Quand j’ai commencé avec des machines trois axes le processus d’usinage était assez simple. On pouvait voir facilement si le code-G en XYZ était correct. Mais aujourd’hui, quand on regarde les programmes et ce que nous réalisons sur les machines à cinq axes, c’est totalement différent et les enjeux ne sont plus les mêmes « , dit M. Martin. « Il est impossible d’effectuer tout le contrôle et la vérification manuellement. »
Il insiste sur le fait que leur principale préoccupation est d’éviter tout accident sur la machine. Il y a non seulement un coût lié à la détérioration d’une machine-outil de plusieurs millions, mais surtout à cause de l’organisation de la production en 24/7 qui ne peut se permettre un arrêt machine même pour une semaine.
Ceci témoigne de la demande croissante de l’industrie aérospatiale. Les équipements de la famille de l’A320 comptent parmi les plus grands volumes de pièces qui quittent l’usine de Mirabel. Airbus a annoncé en octobre dernier des plans pour accélérer la production du programme A320 / A321 pour passer de 48 avions par mois à 60 à la mi-2019. Et Boeing continue lui aussi à augmenter les cadences de production du 787.
Amélioration continue
Dans l’esprit d’amélioration continue, l’usine MBD Mirabel cherche aussi constamment des axes de perfectionnement de ses procédés existants. « Nous sommes toujours à la recherche de gains de temps», nous déclare M.Reid. La possibilité de simuler numériquement les opérations permet de réduire le temps de traitement et d’éviter de tirer de lourdes leçons de nos machines.
L’usine utilise également la méthode d’amélioration continue Kaizen pour identifier les tâches et fixer les objectifs d’amélioration. Bien que l’organisation de l’usine soit basée par pièce primaire, au sein de chaque famille d’avions, il y a souvent plusieurs versoins. Dans la famille 787, par exemple, il y a le 787-8, -9 et -10 qui sont en cours de production. Chacun d’eux est une version légèrement différente de l’aéronef, de sorte que chaque pièce primaire est différente. Et chaque programme en cours pour ces avions subit des révisions qui nécessitent finalement l’examen complet du procédé de programmation.
«Une révision n’affecte pas seulement une seule opération, mais de nombreuses opérations différentes CN et, nous devons toutes les examiner», nous dit M.Martin.
Et quand nous introduisons de nouveaux outils coupants, les paramètres sont configurés dans le logiciel VERICUT puis simulés pour une efficacité optimale.
«Nous avons atteint les limites sur les anciennes machines-outils, et beaucoup d’améliorations viennent maintenant des nouveaux outils. Si un nouveau standard est introduit sur le marché, alors nous le testons », commente M.Martin.
Il y a beaucoup d’apprentissage et de développement interne en cours. Les programmeurs de MBD Mirabel travaillent en collaboration avec les fournisseurs d’outils coupants.
«Notre équipe de programmation est composée d’anciens opérateurs, d’ingénieurs et de techniciens, elle est donc très diversifiée et compétente », ajoute M.Reid.
Pour mettre en évidence la complexité de leur travail, M.Martin explique qu’il a fallu une année en étroite collaboration avec une entreprise d’outil coupant, à deux programmeurs de MBD Mirabel pour développer les bonnes opérations d’une pièce sur de nouvelles machines. L’année prochaine, ils introduiront leur expertise dans la chaine de production de l’Airbus 330 NEO.
Pendant que les fabricants d’avions continuent la montée en puissance de leur production, il est rassurant de constater l’amélioration continue ainsi que l’attention toute particulière aux détails de ces pièces qui doivent gérer des contraintes extrêmes.