24.06.2021
Le design de l'avion de course 100% électrique UR-1 est le résultat d'un projet d'ingénierie sophistiqué. Mais une fois une pièce conçue, la tâche difficile qui est sa production débute.
Lors de la production d'une pièce, les manufacturiers, p.ex. nos techniciens en matériaux composites, gardent un contact étroit avec les ingénieurs en conception mécanique afin de garantir le respect de chaque détail et ainsi : construire un avion sûr.
Cette discussion incessante entre les équipes concerne les techniques de fabrication, les outils et matériaux disponibles ou simplement les dimensions. Toutes les étapes, entre le processus de design et la production de l'avion, sont totalement interconnectées et la communication joue un rôle stratégique lorsqu'il s'agit de changements et d'améliorations, particulièrement dans un projet expérimental comme le nôtre.
Chez Pie Aeronefs SA, nous prenons en compte, lors du processus de production des pièces pour l'avion électrique UR-1, un système compliqué de pressions, résistances, flexibilités et poids. Chaque composant et chaque action, comme le mélange des résines, nécessitent le respect de règles strictes.
Découvrez les coulisses de la production des pièces pour notre avion suisse tout-électrique.
Après avoir reçu un design préliminaire, les manufacturiers, p.ex. en matériaux composites, et les ingénieurs en conception mécanique discutent ensemble de toutes les options possibles qu'ils ont en terme d'outillage et de techniques de fabrication. Cette première étape est cruciale pour affiner le design sur le CAD (Computer Aided Design) mais également pour effectuer des changements stratégiques au besoin, comme la dimension de certaines pièces.
C'est pourquoi la communication entre les équipes est si importante. En effet, la sélection du bon matériau pour produire une pièce de l'avion UR-1 dépend souvent de sa géométrie ainsi que la robustesse requise par les analystes en stress. Ce dernier point permettra d'établir combien de couches et/ou plis sont nécessaires à quels endroits précis.
Tous ces facteurs sont le résultat d'un solide travail d'équipe qui balance théorie et réalité. Pour vous donner une meilleure idée sur la phase de préparation, lors de l'étude de conception de nos ailerons (premières pièces de l'UR-1 produites), les équipes ont longuement discuté sur la meilleure solution à adopter pour leur fabrication : cœur en mousse avec une surface en carbone ou cœur creux avec une structure en fibre de carbone et nids d’abeilles.
La plupart du temps, il n'est pas possible de construire un pièce en une fois même lorsqu'elle est faite d'un seul matériau. Un exemple typique est notre longeron. Fait de fibre de carbone, il consistera en une superposition de jusqu'à 100 couches de tissus. Lorsque la résine epoxy polymérise, elle crée de la chaleur. A cause de cette réaction, nous devons fabriquer notre longeron en 3 étapes afin de garantir sa qualité.
Presque toutes les pièces de l'avion suisse 100% électrique UR-1 sont faites maison. Afin de fabriquer ces pièces, particulièrement celles en composites, nous avons besoin de créer des moules. À cet effet, nous utilisons principalement du bois MDF (Medium Density Fiber), qui est une panneau fait de petites fibres ou de sciure mélangé avec de la colle et façonné de différentes tailles et épaisseurs. Ce type de matériau est bien adapté pour fabriquer les formes que nous souhaitons obtenir, car il est facile à usiner avec notre machine CNC à partir un gros bloc.
Concernant le processus de stratification, nous avons choisi d'adopter deux approches différentes. Dans certains cas, nous optons pour une stratification par voie humide et dans d'autres, par la technique de l'infusion.
L'infusion est bien adaptée pour imprégner les couches de fibres extérieures et obtenir un meilleur finish mais ne l'est pas pour une lamination locale ou pour de petites pièces. De l'autre côté, la voie humide nous offre la possibilité de travailler localement ou de travailler sur des inserts en nids d'abeilles ; vu que nous ne souhaitons pas les remplir de résine.
Dans le futur, nous allons très probablement changer nos techniques pour du "prepreg" : c'est une fibre de carbone déjà imprégnée de résine qui nous permettra un travail plus précis.
La durée nécessaire à la production d'une pièce de l'avion UR-1 dépend naturellement de sa complexité : un simple panneau peut nécessiter 6 à 7 heures de manufacture tandis que l'aile requiert plusieurs semaines de labeur.
Il est utile de spécifier que la conception et la production d'une pièce consiste toujours en un compromis entre théorie et réalité. En d'autres termes, vous pouvez avoir le poids théorique idéal avec lequel les ingénieurs sont à l'aise (incluant des marges de sécurité) et le poids réel en manufacture qui divergent à cause de particularités de production : ceci doit naturellement être corrigé.
Lors du processus de production de nos pièces, il peut parfois arriver de déceler quelques irrégularités entre les dessins et la réalité : c'est normal !
Fabriquer des pièces pour le premier avion Suisse de course 100% électrique est un travail minutieux dans lequel chaque variable a son influence. En ce sens, faire des erreurs peut arriver mais ceci est toujours une opportunité pour nous d'apprendre et d'améliorer notre savoir-faire ; propulsant ainsi notre projet vers l'avant.
Dans le but de détecter une erreur ou un défaut, nous avons, chez Pie Aeronefs SA, instauré un système de contrôle efficace consistant notamment à faire des tests et des examens précis, standardisé et sophistiqués.
Vous en apprendrez plus sur nos procédures de contrôle dans un prochain article des coulisses de Pie Aeronefs SA.
Dans cette interview, notre expert en matériaux composites Fabrice Allaz vous offre une opinion personnelle sur son travail.
