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Focus sur l’industrie: Mois de l’histoire de l’aviation

Comment le laser tracker a changé la fabrication aéronautique moderne et les voyages aériens pour le monde

Alors que nous célébrons le Mois de l’histoire de l’aviation en novembre (et chaque) novembre, une grande partie des discussions s’articule autour de quelques moments décisifs qui nous ont permis d’arriver au point où la Federal Aviation Administration (FAA) gère plus de 16 millions de vols par an, transportant près de 3 millions de passagers par jour et 44 milliards de livres de fret par an, et représentant plus de 5% du produit intérieur brut (PIB) américain. Ces moments incluent souvent le premier vol en montgolfière plus léger que l’air en 1783, le vol légendaire des frères Wright en 1903 et le Boeing 707 qui inaugure l’ère des vols commerciaux dans les années 1950.

Sans aucun de ces moments, il est impossible de dire si les voyages aériens commerciaux auraient littéralement décollé. Mais il y a eu de nombreux autres développements qui ont contribué à l’essor du transport aérien, en particulier au cours des 70 années écoulées depuis que les vols commerciaux sont devenus disponibles. L’une de ces percées s’est produite en 1982: l’invention du laser tracker.

Au début, le Laser Tracker et la fabrication aérospatiale semblaient être sur des pistes très différentes, mais ils se croiseraient bientôt de manière très significative. Le Dr Kam Lau, fondateur et PDG d’API, bricolait le premier Laser Tracker dans le sous-sol de l’Institut national des normes et de la technologie (NIST), et ses pensées étaient loin des avions pendant son travail.

«Le premier laser tracker était un tracker 5/6-D conçu pour l’étalonnage de précision du robot et le contrôle de position», explique le Dr Lau. «Mais l’industrie de la robotique subissait un énorme revers en raison des performances relativement médiocres des robots qui ne répondaient pas aux attentes de performances générales.»

Pendant ce temps, l’industrie aéronautique faisait face au problème inverse. Depuis 30 ans, depuis le développement du Boeing 707, la demande d’avions de passagers et de fret a doublé chaque décennie. Mais les processus d’alignement et d’assemblage pour la construction de ces avions prenaient beaucoup de temps et les coûts augmentaient alors que les fabricants s’efforçaient de suivre le rythme.

«Beaucoup de ces opérations ont été effectuées manuellement, par« globe oculaire »avec des vérins manuels qui ont été construits pour les tâches spécifiques», se souvient Steve Powers, un vétéran de 20 ans du foyer de fabrication aérospatiale de Wichita. «Habituellement, le même type travaillait pour cet alignement spécifique. Ceci, bien sûr, était beaucoup moins précis et causait parfois des problèmes majeurs. Je me souviens d’un mécanicien, qui ne pouvait jamais manquer une journée de travail et il lui était impossible de planifier des vacances. Parce que s’il était parti, l’unité ne pourrait pas être rejointe. C’était sur le 737 Classic.

Peu de temps après la démonstration du premier prototype fonctionnel du Laser Tracker, le Dr Lau a suscité l’intérêt de nombreuses industries. Et il ne fallut pas longtemps pour que les chemins du traqueur et de l’aviation se croisent.

«C’était Boeing en premier», dit le Dr Lau. «Boeing a mis 10 mois à étudier les avantages et l’impact du Laser Tracker sur leur processus d’assemblage, et ils ont passé la première commande de Laser Tracker à API.»

Boeing n’était pas la seule partie intéressée. Lockheed Martin a également passé une commande et, en utilisant la priorité militaire, ils ont en fait reçu leur commande avant Boeing. Le reste de l’industrie n’était pas loin derrière et les résultats ont été instantanés et durables.

«Vitesse et précision», déclare Steve Powers, interrogé sur l’impact des Laser Trackers. «Les exigences diffèrent davantage d’un client à l’autre, et les premières unités assemblées ont davantage d’exigences de mesure. Le laser tracker a contribué à accélérer le flux de production et à fabriquer un produit fini de meilleure qualité. »

Et les deux hommes conviennent que les Laser Trackers ont influencé la conception et les capacités des avions au cours des 35 dernières années. «Il est difficile d’imaginer comment la fabrication aérospatiale serait sans laser tracker», déclare le Dr Lau. «La facilité d’utilisation, la robustesse et la précision du Laser Tracker sont devenues si dominantes qu’il a remplacé les autres technologies et produits.»

«Eh bien, il y aurait évidemment moins de précision», déclare Steve Powers. «Les exigences de mesure sur les avions d’aujourd’hui sont presque impossibles à satisfaire, avec l’utilisation de Laser Trackers. Sans eux, les tolérances n’auraient pas pu devenir si réduites. Il est incroyable de voir à quel point les tolérances sont devenues réduites.

Mais le partenariat a profité plus qu’aux seuls fabricants de l’aérospatiale. Au fur et à mesure que les trackers se sont intégrés à leurs environnements, les ingénieurs et les opérateurs de trackers ont développé des commentaires réfléchis sur les moyens d’améliorer les performances des trackers. Et les équipementiers ont écouté.

«Au départ, la plupart des trackers étaient assez gros et lourds à transporter», se souvient Steve Powers. «La voie à suivre était plus petite et plus légère, puis, les sondes sans fil et les cibles actives ont fait passer les mesures au niveau supérieur.»

«L’industrie aéronautique a apporté trois des améliorations les plus importantes aux trackers API au fil des ans», déclare le Dr Lau. «Tout d’abord, nous avons développé un appareil de télémétrie très compact et très précis appelé ADM (appareil de mesure de distance absolue) pour produire la mesure la plus fiable et la plus pratique de l’industrie. Ensuite, nous avons créé notre cible active (AT) brevetée car ils utilisaient le Laser Tracker pour l’étalonnage de grandes machines-outils multi-axes. Et nous avons développé iVision Auto-Lock. En raison de l’interruption constante du faisceau, le verrouillage automatique aide le tracker à récupérer facilement le faisceau. »

Alors que les Laser Trackers et la fabrication aéronautique se sont entraînés mutuellement dans une boucle d’amélioration des processus et de conception plus ambitieuse, l’industrie a été en mesure de répondre à une demande toujours croissante. Et bien qu’il existe de nombreux autres facteurs, y compris une meilleure formation des pilotes et un logiciel de pilote automatique, un radar amélioré pour la prise en charge de la FAA et des conceptions mieux conçues avec des sécurités de sécurité, les avions construits pour répondre à cette demande sont les plus sûrs que le monde ait jamais vu. En 2017, il y a eu 44 décès liés aux aéronefs, et bien que ce soit encore 44 de trop, c’est 98% de moins que les près de 2500 qu’il y avait en 1972. Il y a eu 20 accidents d’avion en 2019, soit un taux de 1 sur 2000000 de vols et 1/3 du nombre que nous avons vu il y a encore 20 ans.

«Il ne fait aucun doute que les laser trackers ont joué un rôle majeur dans le développement de l’avion le plus avancé au monde aujourd’hui», déclare Steve Powers. «Ils ont rendu les choses plus précises, ce qui à son tour rend le processus de fabrication plus rapide et plus facile et avec moins de défauts.»

«Les avions sont construits plus légers et plus sûrs avec une meilleure précision et un meilleur contrôle dans la fabrication», déclare le Dr Lau. «La technologie de suivi laser a permis d’économiser des milliards de dollars en coûts de fabrication, en consommation de carburant, en temps de production, en produits gaspillés et en processus d’inspection et d’assemblage automatisés.»

Et bien que les technologies futures puissent diminuer la domination du Laser Tracker dans la fabrication aéronautique, même au cours des 10 prochaines années, il est difficile de surestimer l’importance que les Laser Trackers ont eue sur l’industrie.

«L’évolution tournera plus que probablement autour des mesures sans contact», déclare Steve Powers. “Mais je ne suis pas sûr que vous ne puissiez jamais vous éloigner des cibles manuelles, avec des emplacements de trous pour l’alignement.”

«La technologie Laser Tracker jouira encore 10 à 12 ans de domination dans l’industrie aérospatiale», déclare le Dr Lau. «Oui, il y aura une ou plusieurs technologies qui finiront par prendre le relais, mais il y aura toujours un rôle pour un laser tracker robuste, bien intégré et peu coûteux dans l’industrie aérospatiale.»

Sources:

https://www.icao.int/sustainability/pages/facts-figures_worldeconomydata.aspx

https://www.icao.int/sustainability/pages/facts-figures_worldeconomydata.aspx

https://www.statista.com/chart/12393/2017-was-the-safest-year-in-the-history-of-air-travel/

https://www.faa.gov/air_traffic/by_the_numbers/


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