Après trois ans, le projet Fantom touche à sa fin. Doté d’un budget de 3,9 millions d’euros, celui-ci visait à automatiser le contrôle non destructif de grandes pièces composites dans l’aéronautique. Une approche qui consiste à connaître l’état de santé d’une structure sans en altérer ses propriétés mécaniques ni détruire la pièce. A la manette : l’IRT Jules Verne avec le CEA-List, Airbus et sa filiale Testia, Daher ainsi que le concepteur de cellules robotisées Axiome.
Inspections visuelle, ultra sonore et géométrique
Nicolas Colin, expert dans le contrôle non destructif à l’IRT Jules Verne, évoque les «enjeux de prix dans l’aéronautique, puisque le contrôle non destructif de certaines pièces critiques peut représenter jusqu’à 20% de leur coût de fabrication». Depuis plusieurs dizaines d’années, les industriels cherchent à automatiser ces contrôles en vue de faire baisser ce coût. Mais des machines spéciales sont conçues pour contrôler une pièce en particulier, et deviennent obsolètes lorsqu'un design évolue. Et les pièces de grandes dimensions sont de plus en plus complexes à inspecter, nécessitant souvent un contrôle humain pour certaines parties.
«D’où le développement d’une plateforme avec un minimum d'empreinte au sol, mobile et flexible afin de s’adapter à différentes géométries de pièces, qu’elles soient grandes ou petites, liste Nicolas Colin. Cette plateforme permet différentes méthodes d’inspection : visuelle, ultra sonore et géométrique.» Airbus a ajouté une autre contrainte car «certaines pièces de grande dimension en composite se déforment sous leur propre poids», s’exclame Nicolas Colin. Il a donc fallu adapter la trajectoire de l’outil de contrôle à la géométrie réelle de la pièce.
Réduction de l'empreinte au sol
La plateforme en elle-même est pensée pour être la plus simple d’utilisation possible. Elle prend la forme d’un AMR, un robot mobile autonome, sur lequel est embarqué toute l’électronique et l’informatique nécessaires aux différents types de contrôle. «L’effecteur d’inspection est monté au bout d’un bras robotisé six axes lui-même fixé sur une colonne élévatrice», détaille Aurélien Lunion, chef de projet à l’IRT Jules Verne. Trois outils d’inspection peuvent être utilisés. Une avancée significative pour les industriels puisque traditionnellement ils ont une station par type d’inspection ce qui demande une grande empreinte au sol.
«La plateforme robotique mobile avec son bras robotisé peut sembler peu innovante mais un travail important a été mené pour bouger le bras mobile au mieux le long de la pièce à contrôler et selon la sonde utilisée. Le tout en replaçant dans l’espace les informations collectées», détaille Nicolas Colin.
Les partenaires ont travaillé sur deux pièces : le caisson central de voilure d’un A350, une grande pièce structurelle de l’avion fournie par Airbus, et une pièce plus rigide avec des difficultés géométriques car elle est dotée de petits caissons. Sur cette seconde pièce, un prototype fourni par Daher, la sonde doit rester perpendiculaire lors du contrôle malgré les caissons, il faut donc un effecteur à faible encombrement car les caissons ne sont pas très grands. L’avantage de la pièce fournie par Airbus est qu’elle avait beaucoup de défauts mais aussi une partie saine ce qui a permis de régler au mieux les paramètres d’inspection.
Une localisation précise des défauts
«Pour localiser précisément l'effecteur par rapport à la pièce et générer des cartographies d'inspection, plusieurs données sont fusionnées comme les informations de position issues du bras robotisé, de la colonne élévatrice et de la plateforme mobile», liste Nicolas Colin. Les données issues des capteurs sont couplées avec la localisation de l’outil afin de positionner au mieux les informations collectées sur la modélisation de la pièce.
L’IRT Jules Verne parle de combinaison et non pas de fusion des données. Le logiciel post-traitement développé par Testia a été adapté aux besoins du projet pour faire apparaître différentes cartographies comme un nuage de points, des clichés d’inspection visuelle, une cartographie ultrasonore, etc. Les données sont croisées pour consolider les informations. Par exemple, les plissures et renfoncements sont détectés à la fois par les données visuelles et ultrasonores. Le but ? Effectuer moins de levées de doutes, qui consistent en une inspection manuelle.
Fantom est un démonstrateur. Aux partenaires industriels intéressés par certaines briques de les commercialiser par la suite ou de les utiliser. «Le projet pourrait se poursuivre en priorisant certaines briques technologiques comme l’inspection visuelle ainsi que la fusion et le traitement des données», détaille Aurélien Lunion. L’IRT Jules Verne réfléchit sur la suite à donner avec Airbus et Daher pour améliorer les briques technologiques jugées prioritaires.
