Alors que les machines d’assemblage robotisées sont monnaie courante dans les usines qui fabriquent de tout, des voitures à l’électronique, les chaînes d’assemblage de Pratt & Whitney dépendent encore largement de l’homme. Cela est dû, en partie, au travail exigeant et impitoyable de construction de moteurs à réaction, qui nécessite un journal de bord soigneusement contrôlé des étapes de production exécutées pour que le processus soit exempt d’erreurs. Dans tout l’usine, des bacs « débris d’objets étrangers » rappellent aux travailleurs de garder les zones exemptes de tout matériau lâche, des fils égarés aux emballages de gomme. Même de petits morceaux de détritus peuvent devenir mortels s’ils finissent dans la prise d’air d’un jet. Le personnel de l’entreprise a souligné que garantir qu’une machine puisse fonctionner sans erreur dans diverses conditions était une condition préalable cruciale et chronophage pour adopter l’automatisation.
BARB, qui s’adapte au moule d’un robot d’usine en fonte centrale avec sa position verticale et ses longs bras jaunes, est le produit d’un investissement de 20 millions de dollars que l’entreprise a réalisé dans l’automatisation. Il s’agit d’une première étape modeste vers une intégration plus complète de l’automatisation dans l’ensemble de l’assemblage des moteurs à réaction, tant du côté civil que dans le secteur des moteurs militaires, un peu plus complexe, sur une ligne de production parallèle dans la même usine.
Selon Ted Sluis, vice-président et directeur des centres de livraison de produits chez Pratt & Whitney, BARB est arrivé à Middletown vers la fin 2024, mais n’a été mis en ligne que ce printemps après des tests approfondis qui ont permis de garantir que les caméras et les capteurs du robot pouvaient identifier de manière fiable les pièces et effectuer systématiquement les opérations correctes.
« Il y a un aspect d’inspection visuelle, et lorsque nous avons effectué les premiers essais des pièces, nous utilisions des pièces de rebut », a déclaré Sluis. « Mais les pièces de rebut étaient vieilles, et nous avons fabriqué des pièces de production avec elles, elles étaient neuves et brillantes. Le système de vision a commencé à avoir des problèmes parce qu’il n’était pas habitué aux pièces brillantes ; il était habitué à aimer les vieilles pièces… des petites choses comme ça, que nous n’avions pas anticipées. Et donc beaucoup d’apprentissage signifie qu’il nous a fallu tout le long de l’année dernière, jusqu’au début de cette année, pour l’amener là où il pouvait parcourir tout le cycle de manière répétée sans que personne n’intervienne pour faire quelque chose. »
Selon les manuels publics de production et de formation, le moteur 1100, qui est assemblé en position horizontale, comporte au total sept roulements à assembler. Le roulement n°2 est un roulement à billes qui supporte l’avant du rotor basse pression (LP), qui extrait l’énergie pour alimenter le ventilateur du moteur et atteint des vitesses maximales supérieures à 10 000 tr/min. Les roulements n°5 et n°6 sont des roulements à rouleaux arrière.
Sluis a déclaré que l’assemblage du moteur implique un sous-ensemble de roulement, y compris le roulement, les composants du boîtier et les joints et couvercles associés.
« Il s’agit donc d’une poignée de pièces qu’il faut assembler pour former un sous-ensemble », a-t-il expliqué. « Avec les types d’opérations que nous effectuons, différentes pièces ont des jeux différents. Et donc pour les assembler, vous devez chauffer une pièce et refroidir une autre pièce, et vous devez les orienter dans le bon sens, les presser ensemble, les laisser se normaliser, les inspecter pour s’assurer qu’elles répondent réellement aux bonnes exigences dimensionnelles. «
Dans le processus traditionnel d’assemblage d’un moteur, a-t-il expliqué, un mécanicien signait à chaque étape un dossier confirmant que l’action prescrite avait été effectuée dans le bon ordre. L’intégration du robot d’assemblage dans le processus de tenue de registres a été un autre effort délibéré, a déclaré Sluis.
« Si une personne effectue ce travail, elle signera avec son badge toutes les différentes séquences pour dire » J’ai terminé ce travail.
Même si l’approche visant à intégrer l’automatisation dans un processus d’assemblage exigeant a démarré à petite échelle, Sluis a déclaré que les avantages en termes d’efficacité ont été immédiatement évidents, avec une réduction de 80 % du « temps de contact ». Lorsque les journalistes ont visité la chaîne de production le 1er juillet, le robot semblait immobile, mais il surveillait en réalité activement le chauffage des pièces dans un four tout en attendant d’achever les prochaines étapes d’assemblage. Mais le plus grand avantage de la mise en ligne de BARB, a déclaré Sluis, a été la répétabilité prouvée sans erreur.
« Si vous regardez le rendement de ce sous-ensemble, il est essentiellement de 100 % », a-t-il déclaré. « Je pense que, parmi tous ceux que nous avons fabriqués depuis que nous avons commencé la production en série, nous en avions un qui avait un problème et c’était quelque chose qui avait à voir avec la pièce entrante, par opposition à ce que la machine faisait avec les pièces. »
Ce travail délibéré a eu lieu parallèlement aux efforts de Pratt & Whitney pour intégrer l’IA dans la production de moteurs. Elle a récemment lancé un logiciel d’inspection par endoscope assisté par IA pour son puissant moteur commercial V2500 et a déjà effectué des cycles de tests pilotes sur les moteurs commerciaux GTF et le moteur F135, qui propulse toutes les variantes du F-35 Joint Strike Fighter.
L’outil de support de l’IA est censé aider les inspecteurs humains en appliquant une analyse qualifiée à la vidéo des endoscopes pour identifier toute variation plus rapidement et de manière cohérente.
« L’élargissement de l’intégration des capacités d’inspection assistées par l’IA renforce notre capacité à détecter les problèmes plus tôt, à améliorer les délais d’exécution, à augmenter le temps passé sur l’aile et à réduire les perturbations opérationnelles pour nos clients », a déclaré Rob Griffiths, vice-président senior des opérations des moteurs commerciaux, dans un communiqué publié. « Cela va fondamentalement remodeler la manière dont les moteurs et les composants sont inspectés, entretenus et pris en charge tout au long de leur cycle de vie, à mesure que nous augmentons son application au sein de Pratt & Whitney. »
L’idée derrière les deux applications technologiques est qu’un robot méticuleusement entraîné surpassera même un inspecteur humain chevronné en termes de précision et de cohérence.
« Je pense que notre plus grand avantage résidera en fait dans la signature de qualité », a déclaré Sluis.
Le plan pluriannuel d’automatisation s’étendra progressivement à des applications d’automatisation plus complexes, a déclaré Sluis, en passant ensuite aux « petits modules qui n’ont pas de pièces rotatives » avant de passer à ceux qui ont des composants mobiles.
Le prochain emplacement pour une machine d’automatisation a déjà été choisi : ce sera le module diffuseur central du 1100G sur lequel sont montées des buses de carburant et positionné devant la turbine haute pression. Pratt & Whitney construit actuellement un site de 2 600 pieds carrés où l’assemblage robotique pourra avoir lieu, a déclaré Sluis, avec un robot six fois plus grand que le BARB à taille humaine. L’entreprise s’attend à ce qu’il soit opérationnel sur la ligne beaucoup plus tôt après la livraison que son premier robot.
« Notre délai de livraison entre le moment où il arrive et le moment où nous fabriquons des modules à partir de celui-ci devrait être beaucoup, beaucoup plus court que celui que nous avons connu avec BARB », a déclaré Sluis.
Les clients militaires, ont déclaré les dirigeants de l’entreprise, ont déjà exprimé un « énorme intérêt » pour l’intégration de l’automatisation dans leurs plans d’assemblage de moteurs. Sluis et Chris Olivo, client du centre de livraison de produits de Middletown et responsable des événements qui ont dirigé la visite de la ligne de production, ont déclaré que l’objectif à long terme était de voir chaque ligne bénéficier de robots de type BARB.
L’un des obstacles réside dans la manière dont les moteurs sont assemblés. Alors que les moteurs 1100G et F139, ce dernier étant utilisé pour le KC-46 Pegasus de l’Air Force, tous deux basculent horizontalement pour l’assemblage, le F135 est assemblé verticalement dans des fosses au sol. Cela rend plus difficile pour un opérateur non humain d’isoler et d’accéder à certains processus d’assemblage.
Ensuite, a déclaré Sluis, la dextérité plus élevée requise pour de nombreux processus d’assemblage de moteurs a nécessité des tests et un développement supplémentaires. Il a notamment cité la fixation d’écrous et de boulons sur des assemblages comme processus propices à la dextérité humaine. Une fois ces problèmes résolus, la diffusion de la technologie d’automatisation de l’assemblage des avions à réaction pourrait progresser rapidement.
« À partir de là, tout dépend du volume, de l’analyse de rentabilisation ou de l’intérêt », a déclaré Sluis. « Mais au moins, la capacité sera solidement établie. »
