L'histoire du développement de la commande numérique (CN) est étroitement liée à l'envol 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 motrices, afin que les avions volent plus vite, plus hauts, plus loin et en plus grande sécurité. Les constructeurs aéronautiques poussaient leurs fournisseurs, et pendant un temps, les défis techniques ont surpassé 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 technologie de fabrication et à la conception aéronautique d'accélérer le mouvement, chacune devançant par intermittence l'autre.
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 moteurs continuent de gagner en efficacité et en fiabilité et les compagnies aériennes en acquièrent de plus en plus. Les fabricants de pièces investissant dans la bonne technologie, les meilleurs experts et les processus appropriés peuvent ainsi se faire une place en travaillant 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 la société AeroCision, fondée il y a 50 ans, comptaient majoritairement sur l'activité locale pour assurer leur gagne-pain. Durant cette période relativement sombre de la technologie 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 à plus de 4 800 km.
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Il n'y a plus de frontière, » affirme Andrew Gibson, CEO d'AeroCision. «
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 lourdement dans le contrôle qualité, les processus d'introduction de nouveaux produits (NPI) et la meilleure technologie d'usinage disponible. «
Cela n'avait aucune importance pour le client que nous soyons basés ici dans le Connecticut, » ajoute M. Gibson. «
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 les pièces tournées des segments de piston 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 larges sont de plus en plus fréquentes, tout simplement parce que les moteurs sont de plus en plus grands.
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Nous fabriquons actuellement des pièces fraisées et tournées destinées aux zones chaudes d'un réacteur à haut taux de dilution construit par une entreprise très connue. Ces moteurs sont utilisés dans les plus grands avions modernes, tels que le Boeing 787. »
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 1 400 m2 d'extension disponible. À l'avant, 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.
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Deux facteurs primordiaux pour nos clients et nous-mêmes, » continue M. Fournier, «
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 strictes, et cela vaut également si nous livrons avec trop d'avance. Alors mes plus gros défis reposent sur la planification, le contrôle et la réduction des temps de cycle et de configuration. Les vitesses et les avances représentent un aspect essentiel, car nos tâches impliquent beaucoup de retrait 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 dispositifs 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 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. »
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.
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Notre matrice affiche une livraison dans les délais de 98 %, » confie M. Fournier, «
et 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'une pièce complexe spécifique, M. 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, » explique-t-il. «
Mais juste avant Noël, nous disposions déjà de la première pièce finie. Nos 4 fraiseuses Haas tournaient mais nous avions besoin de davantage de capacité en termes de tournage. Alors, nous avons acquis les centres ST30. Nous avons pris une photo de l'équipe dans l'atelier en train de tenir la pièce et nous l'avons envoyée au client avec le message : « Joyeux Noël ! ». Le client était ravi. »
Le CEO, M. 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'avèrera tout aussi important pour la réussite à venir de l'entreprise.
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Bon nombre des grandes entreprises aérospatiales s'approvisionnent actuellement en pièces auprès de régions où les coûts de production sont moindres. Nous devons nous atteler à réaliser des pièces et des assemblages plus complexes et à valeur 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 aussi précises, mais ce n'est plus le cas. Les machines sont beaucoup plus accessibles. Il suffit après de bien les utiliser. C'est la clé. «
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 Haas sont de très bonnes machines, » commente-t-il. «
Nous avons eu des tours SL pendant 5 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 ou depuis notre salle de programmation, et sont opérationnels immédiatement. »
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...
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Nos clients déplacent une partie de leur production et de leur assemblage dans des pays comme l'Inde, » continue M. Gibson, «
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 pousse ses fournisseurs plus que jamais afin que ces derniers proposent de nouveaux processus, technologies et systèmes de contrôle qualité, tout comme au début de l'ère de la commande numérique. La différence, c'est que de nos jours toutefois, la technologie 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 moteurs et avions, et à voir certains fournisseurs de pièces de précision, comme AeroCision, occuper une place de plus en prépondérante.
