Innerspec a déployé avec succès une cellule d'inspection ultrasonique automatisée pour des clips en composite thermoplastique dans une usine de fabrication aéronautique aux États-Unis. Basé sur la plateforme robotique CND CHORUS d'Innerspec, le système fonctionne dans un environnement de production à haute cadence prenant en charge près de 2 000 familles de pièces uniques.
Les systèmes robotisés de contrôle non destructif (CND) sont largement utilisés dans l'industrie manufacturière malgré les défis qu'ils présentent. Ces cellules d'inspection sont coûteuses, complexes à utiliser et peu adaptées aux réalités de la plupart des environnements de production. Elles nécessitent des réglages fréquents pour s'adapter à la variabilité des pièces, dépendent d'experts en programmation et ne répondent souvent pas aux attentes en matière de productivité. Une fois installés, leurs portiques sur mesure, leurs robots modifiés et leur matériel spécifique créent des « monuments » uniques, difficiles à entretenir et à mettre à jour.
L'usine de fabrication aéronautique avait besoin d'une solution d'inspection capable d'offrir une productivité élevée tout en résolvant les problèmes courants tels que la variabilité des pièces et le besoin d'adaptabilité. La cellule d'inspection d'Innerspec atteint un temps de cycle de deux minutes et trente secondes pour des pièces allant de 6 à 14 plis de stratifiés thermoplastiques, tout en maintenant une qualité d'inspection constante sur une grande variété de géométries complexes.
L'un des principaux obstacles était la variabilité des pièces formées en thermoplastique, qui entraînait souvent un défaut de parallélisme constant avec la sonde ultrasonique. Dans ces conditions, les inspections standard à position fixe sont impraticables. Plutôt que de s'appuyer sur des tolérances de bridage strictes ou une intervention manuelle, Innerspec a développé une technique d'alignement ultrasonique adaptatif. Cette technologie compense les écarts des pièces en temps réel, garantissant une acquisition de données précise sans ralentir la production.
CHORUS (Comprehensive High-Output Robotic Universal-NDT System) est la plateforme robotique avancée de contrôle non destructif d'Innerspec, développée spécifiquement pour l'inspection aérospatiale à l'aide de robots articulés. CHORUS est conçu pour prendre en charge des composants composites et métalliques, de grande ou petite taille, et peut être configuré en cellules à un ou plusieurs robots intégrées avec des rails, des plateaux tournants, des scanners rotatifs, des actionneurs de pièces et des cuves d'immersion.
CHORUS prend en charge une large gamme de techniques d'inspection, notamment les ultrasons conventionnels (écho-impulsion, transmission et multi-éléments), ainsi que des méthodes de CND avancées telles que les courants de Foucault pulsés (EMAT), les courants de Foucault classiques et la thermographie. Les robots peuvent être équipés d'effecteurs standard ou personnalisés, et des changeurs d'outils automatiques permettent des transitions rapides entre les outils en bout de bras.
Toutes les opérations du système sont gérées via NDT-WEB ROUTINE, un environnement logiciel basé sur le Web qui intègre tous les processus d'inspection hors ligne et en ligne. ROUTINE comprend des outils pour la conception de cellules d'inspection, la reconnaissance de pièces en 3D par caméra, la génération automatique de trajectoires synchronisée avec le mouvement du robot, la coordination du système pendant l'inspection et l'acquisition de données CND. CHORUS intègre une communication robotique à ultra-faible latence pour synchroniser étroitement le mouvement du robot et l'acquisition de données, permettant des vitesses d'inspection élevées tout en maintenant la précision spatiale :
Les systèmes CHORUS sont conçus aux États-Unis et peuvent être fabriqués et assemblés aux États-Unis ou en Europe selon les préférences du client, offrant une plateforme flexible et évolutive pour les besoins d'inspection aérospatiale actuels et futurs.
Innerspec a développé une technique d'alignement ultrasonique adaptative pour gérer la variabilité des pièces sans dépendre de tolérances de bridage strictes ou d'intervention manuelle. Avant le balayage, des mesures de temps de vol sur l'ouverture de la sonde sont utilisées pour déterminer les décalages de distance et d'angle entre la sonde et la surface de la pièce.
La sonde est ensuite pivotée et remesurée pour résoudre l'orientation de la surface sur un second axe. Ces mesures sont utilisées pour ajuster dynamiquement le TCP du robot, garantissant que chaque face de balayage est présentée parallèlement à la sonde UT à la distance d'inspection correcte, permettant une qualité de données constante malgré les variations entre les pièces.
En cours de projet, le client a demandé un changement d'instrumentation ultrasonore. L'instrument initialement prévu ne permettait pas d'accéder à tous les points de données nécessaires à la mise en œuvre de la technique d'alignement et de mesure adaptative.
Innerspec a adapté l'architecture du système et opté pour un instrument alternatif doté d'un traitement du signal adaptatif avancé, permettant d'obtenir les fonctionnalités requises tout en maintenant les performances de production. Ce changement démontre la capacité d'Innerspec à s'adapter à l'évolution des besoins des clients tout en fournissant des solutions d'inspection robustes.
Au-delà des performances d'inspection, le projet comprenait une intégration complète à la production :
Ce déploiement illustre la manière dont la plateforme CHORUS améliore l'inspection CND dans le secteur aérospatial. En combinant robotique, traitement ultrasonore adaptatif et automatisation adaptée à la production, CHORUS permet de mettre en place des solutions d'inspection robustes et évolutives pour les composites thermoplastiques et autres matériaux aérospatiaux avancés.
Le passage d'un matériel rigide et fixe à l'environnement logiciel ROUTINE permet au système de gérer près de 2 000 familles de pièces uniques avec une intervention manuelle minimale. En automatisant les tâches complexes d'alignement et de trajectoire, CHORUS élimine les goulots d'étranglement traditionnels de la fabrication, garantissant un débit élevé et une précision critique pour le vol au sein d'une plateforme résolument tournée vers l'avenir.