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Sous-traitance mécanique pour l'aviation

| Rédacteur: Edouard Huguelet

>> Fondée il y a une cinquantaine d'années, la société américaine AeroCision sise à Chester (Connecticut, USA) est active dans la fabrication de pièces mécanique de précision pour l'aérospatiale. Avec une spécialisation dans la fabrication de pièces entièrement usinées sur centres de tournage CNC, notamment pour des segments de pistons destinés à des réacteurs à double flux.

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Usine AeroCision à Chester, dans le Connecticut (USA). (Haas Automation CNC)
Usine AeroCision à Chester, dans le Connecticut (USA). (Haas Automation CNC)

L’histoire du développement de la commande numérique (CN) est étroitement liée à l'essor du secteur aérospatial aux États-Unis et aux défis techniques auxquels les ingénieurs devaient faire face lors des phases de conception et de fabrication des appareils et installations, afin que les avions volent plus vite, plus haut, plus loin et avec une fiabilité accrue. Les constructeurs aéronautiques talonnaient leurs fournisseurs, et pendant un certain temps, les défis techniques ont outrepassé les capacités de fabrication. Plus tard, dans les années 1970, grâce à la disponibilité et la prolifération des microprocesseurs à bas prix, la commande numérique (CN) a évolué et s’est informatisée pour devenir la CNC (commande numérique par ordinateur), ce qui a permis à la filière de sous-traitance et à la conception aéronautique d’accélérer le mouvement, chacune devançant l’autre alternativement.

De l'activité locale à la notoriété

Ainsi, si pour les passagers aériens, l’âge d’or de l’aviation remonte probablement aux années 1950 et 1960, pour les constructeurs aéronautiques et leurs fournisseurs, le nouvel âge d’or, c’est maintenant. Le tourisme aérien est actuellement en plein essor: les avions et tout particulièrement leurs moteurs continuent de gagner en efficacité et en fiabilité et les compagnies aériennes en acquièrent de plus en plus. Les fabricants de pièces investissent dans la bonne technique. Les meilleurs experts appliquant les processus appropriés peuvent ainsi se faire une place au soleil en réalisant de la sous-traitance mécanique pour certains des plus grands noms du secteur. Prenons par exemple l’entreprise AeroCision, basée dans le Connecticut, aux États-Unis. Les propriétaires initiaux de cette entreprise, fondée il y a 50 ans, comptaient majoritairement sur l’activité locale pour assurer leur gagne-pain. Durant cette période relativement sombre de l'industrie manufacturière, il y a fort à parier qu’ils n’auraient jamais imaginé qu’un jour, ils fabriqueraient des pièces de moteurs à réaction de pointe destinés à des avions capables de transporter des passagers outre océan.

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Les grands noms de l'aérospatiale

«Il n’y a plus de frontière», affirme Andrew Gibson, CEO d’AeroCision, qui déclare: «Quand mon partenaire et moi-même avons repris cette entreprise il y a quelques années, les grands noms du secteur aérospatial étaient occupés à rationnaliser leurs listes de fournisseurs». Pour avoir la moindre chance de figurer sur ces listes épurées, il nous fallait investir fortement dans le contrôle de qualité, les processus d’introduction de nouveaux produits (NPI) et les meilleures solutions d’usinage disponibles. «Cela n’avait aucune importance pour le client que nous soyons basés ici dans le Connecticut ou ailleurs», ajoute Andrew Gibson qui précise encore: «Tout ce qui comptait, c’était que nous puissions atteindre la précision, la qualité et l’efficacité qu’il exigeait».

La société AeroCision est spécialisée dans la fabrication de pièces tournées pour segments de pistons des réacteurs à double flux: des pièces d’une taille généralement comprise entre 150 mm et 750 mm. Selon le directeur des opérations, Glen Fournier, les commandes pour des composants plus grands sont de plus en plus fréquentes, tout simplement parce que les moteurs sont de plus en plus grands. Il déclare: «Nous fabriquons actuellement des pièces fraisées et tournées destinées aux zones chaudes d’un réacteur à haut taux de dilution, construit par une entreprise bien connue. Ces moteurs sont utilisés dans les plus grands avions modernes, tels que le Boeing 787».

Deux cellules de fabrication

L’atelier d’AeroCision est impeccable, comme on peut s’y attendre d’une société devant se plier aux normes aérospatiales. À l’arrière de l’espace au sol actuel, s’étendent 1400 m2 pour une extension future. À l'intérieur, deux cellules de fabrication équipées de machines Haas s’activent sans relâche, l’une comptant des centres d’usinage à broche verticale CNC et l’autre des tours CNC.

«Il y a deux facteurs primordiaux pour nos clients et nous-mêmes», continue Glen Fournier: «Ces facteurs sont la livraison dans les délais et l’absence de défaut. Si la livraison n’est pas effectuée à temps, nous sommes soumis à des pénalités strictement appliquées et cela vaut également si nous livrons avec trop d’avance, donc du Just in Time dans toute sa rigueur. Alors mes plus gros défis reposent sur la planification, le contrôle de qualité, la réduction des temps de cycle et de préparation. Les vitesses et les avances représentent un aspect essentiel, car nos tâches impliquent beaucoup d'enlèvement de matière. Nous fabriquons des lots compris entre 20 et 25 pièces, ce qui signifie que nous devons être rapides lorsque nous changeons de configuration. Les pièces les plus grandes nécessitent une configuration bien conçue ainsi que des plateaux navettes. Nos dernières machines Haas disposent de systèmes de réglage d’outil. Nous appliquons également de plus en plus un programme de maîtrise statistique des procédés (MSP) et certifions nos opérateurs aux tâches d’inspection, ce qui va énormément nous aider. Le programme MSP va nous permettre de collecter des données et d’établir les tendances en direct sur les écrans de l’atelier. D’autre part, grâce au palpage sur la machine, nous pourrons mesurer les pièces et envoyer ces résultats à notre base de données, de sorte que les opérateurs puissent rectifier si nécessaire beaucoup plus efficacement».

Des délais souvent très courts pour des travaux exigeants

La société AeroCision est connectée en direct et en continu avec son client britannique, dont le système télécharge un calendrier chaque lundi matin, d’où il est importé dans le système ERP de l’entreprise. Le personnel, les machines et les autres ressources peuvent ainsi être planifiés pour la semaine.

«Notre planning affiche une livraison dans les délais de 98%», confie Glen Fournier, qui ajoute: «Je suis heureux de pouvoir affirmer que nous n’avons jamais livré en retard et que nous n’avons jamais fourni une pièce hors des tolérances requises».

Au cours de la phase de développement d'un prototype pour une pièce complexe spécifique, Glen Fournier est parvenu à mettre en place le processus et fabriquer le premier exemplaire du composant bien en avance du calendrier: «Nous avons accepté cette tâche en octobre et elle était censée être livrée en avril de l’année suivante», mais, explique-t-il, «juste avant Noël, nous disposions déjà de la première pièce finie. Nos quatre fraiseuses Haas tournaient mais nous avions besoin de davantage de ressources en termes de capacité. Alors, nous avons acquis les centres de tournage Haas ST30. Pour l'anecdote, nous avons même pris une photo de l’équipe dans l’atelier en train de brandir la pièce et nous l’avons aussitôt envoyée au client avec le message: «Joyeux Noël!». Le client était ravi».

Le CEO, Andrew Gibson est convaincu que le choix des machines-outils CNC appropriées a joué un rôle stratégique dans le fait qu’ils aient pu surpasser les attentes du client, et que ce facteur s’avérera tout aussi important pour la réussite à venir de l’entreprise.

Une clé du succès: de très bonnes machines-outils

Andrew Gibson: «Bon nombre des grandes entreprises aérospatiales s’approvisionnent actuellement en pièces dans des régions où les coûts de production sont moindres. Nous devons nous atteler de ce fait à la réalisation des pièces et des assemblages plus complexes et donc à valeur ajoutée plus élevée, et faire en sorte que nos processus soient plus efficaces». Il fut un temps où une entreprise de relativement petite envergure comme AeroCision aurait eu des difficultés à acquérir des machines-outils CNC suffisamment précises, mais ce n’est plus le cas. Les machines sont beaucoup plus accessibles. Il suffit ensuite de bien savoir en tirer parti. C’est la clé. Andrew Gibson est confiant: «Nos pièces sont compliquées et difficiles à produire et les tolérances sont très serrées. Mais notre processus solide et fiable nous permet de rester forts et compétitifs dans le Connecticut».

Guy Nigro est le superviseur de la cellule de tournage de l’entreprise. «Je trouve que les tours ST de Haas sont de très bonnes machines», commente-t-il. Il précise: «Nous avons eu des tours SL pendant cinq ans. Durant tout ce temps, nous n’avons jamais eu de problèmes. Ces machines étaient performantes, solides et fiables, mais nos nouveaux modèles ST sont encore meilleurs. Ils sont encore plus robustes, ce qui signifie que nous pouvons atteindre facilement les tolérances requises sur des matériaux tels que l’inconel. Ces tours sont également faciles à programmer, que ce soit manuellement in situ ou depuis notre salle de programmation, et sont opérationnels immédiatement».

Des machines toujours plus abordables et précises

Quand les constructeurs OEM rationnalisent leurs listes de fournisseurs, une entreprise ne dispose généralement que d’une unique et brève chance de faire partie des heureux élus. Une fois à bord, toutefois…

Andrew Gibson évoque la délocalisation des activités de certains de ses clients: «Nos clients déplacent une partie de leur production et de leur assemblage dans des pays comme l’Inde, où ils construiront pour le marché local. Nous espérons pouvoir participer à cette aventure avec eux, et établir de nouvelles installations adjacentes afin de pouvoir livrer les pièces rapidement et avec les mêmes exigences élevées qu’ils sont en droit d’attendre de cette usine. Et partout où nous nous trouverons dans le monde, nous comptons utiliser des machines CNC Haas».

Actuellement, l’industrie aérospatiale éperonne ses fournisseurs plus que jamais afin que ces derniers proposent de nouveaux processus, techniques et systèmes de contrôle de qualité, tout comme au début de l’ère de la commande numérique. La différence, c’est que de nos jours toutefois, la technique manufacturière est en mesure de vraiment prendre le pas sur certains fronts, grâce en particulier aux machines-outils CNC qui deviennent de plus en plus abordables et précises. Il faut ainsi s’attendre à assister à un développement plus rapide et plus rentable des avions en général et de leurs moteurs en particulier, et à voir certains fournisseurs de pièces de précision, comme AeroCision, occuper une place de plus en prépondérante. <<

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