La solution de programmation des robots à sept axes pour le détourage de pièces en composite

nouveau predator

Profil du client

General Atomics Aeronautical Systems (GA-ASI) est un chef de file de la fabrication de systèmes aériens sans pilote (UAS) et de radars de reconnaissance tactique, notamment la série Predator UAS et les systèmes de capteurs Lynx SAR/GMTI. La société se consacre à fournir des aéronefs à grande autonomie capables d’effectuer des missions avec les systèmes intégrés de capteur et de liaison des données nécessaires pour maintenir une connaissance de la situation et assurer une capacité de frappe rapide.

Simple, rentable et fatal, le Predator de General Atomics a acquis cette réputation après les combats stratégiques réussis dans les Balkans, en Afghanistan et en Irak. Conçu pour les frappes aériennes et la reconnaissance à haute altitude, le Predator contrôlé par satellite est piloté à distance par des pilotes de l’armée de l’air américaine à la base aérienne de Nellis, au Nevada.

Contexte

Le Predator est un avion fabriqué entièrement à partir de matériaux composites, confectionné à la main à l’usine de fabrication de GA-ASI de 15 000 m² (160 000 pi²) située au sud de Rancho Bernardo, en Californie, en utilisant principalement des préimprégnés de carbone/époxy et durci en autoclave. Les matériaux préimprégnés sont coupés sur une machine de montage et de coupage informatisée et la coupe de base se fait sur une machine de coupe CNC à 5 axes. Un équipement de projection au laser permet de garantir une fabrication reproductible et précise. Les stratifiés durcis sont détourés au jet d’eau, ce qui élimine les problèmes de découpe associés aux composites aérospatiaux avancés, parce que la coupe se fait par érosion plutôt que par friction et cisaillement. Pour couper les composites de carbone, un mince filet d’eau se déplaçant à trois fois la vitesse du son est éjecté d’un orifice minuscule diamanté dans la tête de l’outil. Le débit d’eau d’un gallon par minute aspire un flux distinct de fines particules qui découpe la surface de la pièce à découper. Cela produit un bord de qualité exceptionnelle exempt de zones effilochées ou délaminées, ce qui minimise la finition secondaire coûteuse.

Le défi

General Atomics a saisi une occasion d’acquérir sur le marché de la revente de matériel une cellule robotisée impressionnante à jet d’eau capable de couper de très grandes pièces – une solution idéale pour tailler ses assemblages d’ailes longues de 9 m (30 pi). Le jet d’eau est monté sur un bras robotisé Motoman qui se déplace le long d’un portique de découpe aérien de 12,2 m (40 pi). La cellule robotisée allait être la première utilisation de robots du groupe Aeronautical Systems pour la fabrication. La machine a été installée et préparée pour le travail. Cependant, quand est venu le moment de téléverser des modèles de coupe à partir de leurs fichiers .dxf de FAO, les ingénieurs ont été déconcertés de réaliser que les logiciels offerts n’étaient pas à la hauteur. Créer des trajectoires d’outil pour une cellule robotisée avec robot à sept axes directement à partir de fichiers de conception CAO semblait être un territoire inexploré, mais c’était essentiel pour produire de la valeur avec l’équipement sophistiqué acquis par General Atomics et, en fin de compte, remplir ses engagements en matière de production pour satisfaire la demande croissante des forces aériennes pour le Predator.

La solution

Un robot

En parlant du problème avec son revendeur Mastercam, l’ingénieur de projet a entendu parler de Robotmaster, un logiciel développé précisément pour apporter la capacité de programmation CAO/FAO aux robots à six axes. Moins d’une semaine après avoir expliqué le problème au chef de projet de Jabez Technology, Robotmaster avait été adapté pour ajouter le contrôle du septième axe et la position du portique à ses algorithmes standard pour robot à six axes. Après une formation d’une journée sur place, les ingénieurs de General Atomics pouvaient utiliser le système.

Couper des charnières de volets hypersustentateurs avec une précision de 0,13 mm (0,005 po) sur leur longueur de 9 m (30 pi) présentait des défis importants en matière de calibration du robot et de précision de la programmation. Avec Robotmaster, les réglages fins ont été faits pour le modèle CAO et les trajectoires d’outils ont été régénérées avec une précision mathématique, littéralement en quelques clics de souris dans la puissance entièrement intégrée de CAO/FAO. En quelques semaines, les ingénieurs de GA-ASI téléchargeaient les programmes finaux pour le robot générés à partir de leurs fichiers CAO, un exploit que tous leurs contacts dans l’industrie estimaient impossible, et ils ont pu arriver à faire fonctionner leur nouvelle cellulaire robotisée à jet d’eau.

Confirmation des résultats

Même si GA-ASI se rend compte que seule une fraction des capacités techniques de leur cellule robotisée et de la puissance de programmation de Robotmaster est utilisée pour leur application, l’installation a justifié les dépenses de la société de nombreuses fois. Elle respecte pleinement ses objectifs en matière de qualité et de précision et elle a permis d’augmenter la production. Jabez Technologies a fait de la capacité de contrôler l’adaptation d’un robot à un rail comme septième axe ou un culot rotatif comme huitième axe une caractéristique standard de Robotmaster dans le cadre de leur engagement continu à fournir une capacité de programmation hors ligne rapide et flexible pour la robotique destinée à l’enlèvement de matière.