MMC Magazine

L'industrie aéronautique internationale revêt une importance de plus en plus capitale aux yeux des constructeurs et constitue un secteur largement marqué par une domination américaine et européenne. À la pointe de ce secteur industriel, nous retrouvons l'Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC) avec Boeing, un regroupement de centres de recherches de pointe travaillant de concert sur les technologies de fabrication avancées utilisées dans le domaine de l'aéronautique. Pour cette première édition du magazine interne de Mitsubishi Materials, notre équipe éditoriale s'est rendue à l'AMRC pour comprendre comment la relation entre l'entreprise et ce centre de recherche profite réellement à l'industrie aéronautique.

L'AMRC, implanté à Rotherham, une ville anglaise à proximité de Sheffield, a été fondé en 2001. À l'origine, ce centre de recherche reposait sur une collaboration entre l'Université de Sheffield et le constructeur Boeing et était soutenu par Yorkshire Forward, une agence régionale de développement, et le Fonds européen de développement économique et régional. Ce groupe rassemble des spécialistes témoignant d'une expertise dans les domaines de l'usinage, des produits moulés, de la fabrication additive, des composites et des formations. Il regroupe désormais plus de 80 partenaires industriels, dont Boeing, Rolls Royce, BAE Systems, Airbus et, bien évidemment, Mitsubishi Materials. L'AMRC sert de structure de soutien pour l'industrie aéronautique et pousse les marques dédiées à la technologie, telles que Mitsubishi, DMG Mori, Nikken, Renishaw, Starrag et bien d'autres, à mettre au point des innovations qui permettent aux équipementiers d'atteindre leurs objectifs. Ceux-ci viseront principalement à fabriquer des composants et des ensembles complets plus rapidement et plus efficacement sans pour autant augmenter la liste des équipements de l'atelier.
Pour donner une idée concrète, on estime que l'industrie mondiale aura besoin, d'ici 2032, de 29 000 nouveaux avions de ligne de grande taille, de 24 000 avions d'affaires et de 5 800 avions de transport régional, pour un montant estimé à plus de 5 000 milliards de dollars américains. Les centres d'innovation comme l'AMRC stimulent donc l'innovation en collaboration avec l'industrie afin de veiller à ce que l'industrie mondiale du transport aérien puisse satisfaire ces besoins. 
Lors de notre visite à l'AMRC, nous avons eu le plaisir de discuter avec Adrian Allen, directeur commercial et cofondateur du centre, décoré du titre de l'Ordre de l'Empire Britannique (OBE), qui a souligné l'ambition qui motivait dix ans plus tôt la création du centre technologique. Comme il nous l'expliqua, « lorsque le professeur Keith Ridgway, commandeur de l'Ordre de l'Empire Britannique (CBE), et moi-même avons fondé l'AMRC, l'une de nos principales ambitions consistait à générer des revenus durables pour toutes les personnes impliquées. Pour nous, cette richesse n'était pas seulement financière. Nous voulions créer des emplois hautement qualifiés et générer des profits pour nos partenaires. 
Au début de l'aventure, nous nous fixions des objectifs concrets reposant sur une date butoir. Toutefois, après avoir construit notre premier centre en 2004, nous avons rapidement dépassé les objectifs fixés et avons doublé en taille en seulement quatre ans. En 2014, nous avons inauguré notre centre de formation, qui a également connu une croissance des plus rapides: nous comptions au départ 160 apprentis et nous sommes fiers de former aujourd'hui plus de 400 stagiaires. L'une de nos premières ambitions consistait à créer des emplois hautement qualités en ingénierie et, grâce à ce centre, tout nos souhaits se sont réalisés : nous formons la prochaine génération d'ingénieurs britanniques. »
L'AMRC compte à l'heure actuelle sept bâtiments, dont la dernière extension repose sur le projet « Factory 2050 ». L'ouverture de cette première usine numérique entièrement reconfigurable au Royaume-Uni est prévue pour la fin de l'année 2015. Cette innovation étendra encore la superficie au sol de l'AMRC de 38 925 m².

L'atelier de l'AMRC est considéré comme le banc d'essai de l'industrie pour la nouvelle génération des technologies de production. Les machines-outils du centre de recherche sont fournies soit par les fabricants de ces produits, soit par les équipementiers du secteur de l'aéronautique. Les nouveaux développements technologiques destinés aux liquides de coupe, aux outils de coupe, aux systèmes et aux outils de fixation, aux logiciels de fabrication assistée par ordinateur (FAO) et aux techniques d'usinage, mais également à la nouvelle composition des matières, sont tous testés à leur limite de résistance maximale.
Pour assurer une amélioration continue, de la recherche à la production, l'AMRC emploie des plateformes de production industrielle standard.

Les équipementiers d'avions peuvent, ainsi, disposer de machines-outils optimisées grâce à de nouvelles techniques et stratégies, et ce, sans interrompre la production en cours. Quant aux fournisseurs d'équipements, la technologie utilisée est soumise à des tests rigoureux dans des conditions imposées par les grands noms de l'industrie aéronautique. Citons, par exemple, la batterie de tests complète à laquelle la gamme de fraises Mitsubishi Coolstar a été soumise. 

En 2013, Mitsubishi Materials a contacté l'AMRC pour devenir membre du centre de recherche. Très peu de temps après, une adhésion de niveau 2 a été consentie. Dans le cadre de ce « partenariat », Mitsubishi Materials fournit ses dernières nouveautés en matière d'outils de coupe et offre une assistance technique aux ingénieurs de l'AMRC. En contrepartie, Mitsubishi reçoit les résultats et les retours des essais menés sur les outils de coupe. Le processus intégre également la rédaction par les ingénieurs de recommandations au sujet des essais.

L'AMRC propose une plateforme unique destinée à tester les derniers développements, et ce, dans le respect des conditions d'essai imposées par les équipementiers d'avions internationaux. Les ingénieurs en chef de l'AMRC présentent des résultats incluant l'intégralité de la configuration des équipementiers. Ces conditions d'essai uniques définies pour les machines-outils, les types de matière et les trajectoires vont généralement au-delà des capacités de test dont disposent les fabricants d'outils de coupe en interne. 

Par exemple, le dispositif d'usinage STC1250 à 5 axes de la marque Starrag, installé à l'AMRC, constitue la référence industrielle pour ce type d'usinage et dispose de capacités dynamiques permettant de tester la fraise Coolstar au maximum de ses capacités.

L'AMRC compte plusieurs divisions de recherche internes, dont le Process Technology Group – qui travaille sur les structures et les trains d'atterrissage, les carters, les arbres, disques et pales – et un Composites Centre. Lorsque Mitsubishi a rejoint l'AMRC, l'entreprise a commencé à travailler avec le Structures Group sur un projet de revêtement en titane. En sa qualité d'ingénieur en chef travaillant avec l'AMRC, Adrian Barnacle, Advanced Materials Applications Manager chez Mitsubishi UK, nous explique: « L'AMRC se penche généralement sur des projets dont les partenaires équipementiers ont prévu le développement. Au sujet des éléments structurels aéronautiques en titane, les équipementiers et l'industrie dans son ensemble se sont concentrés sur l'utilisation de fraises pour foreuses destinées à un usage intensif, à une profondeur et à une largeur d'usinage maximales et avec une vitesse d'avance peu élevée. Néanmoins, MMC a remarqué qu'en usinant les matières avec de plus petites coupes à des vitesses/avances nettement supérieures et qu'en adoptant de nouvelles stratégies de trajectoire, la durée des cycles et les coûts pouvaient être significativement réduits. De par sa nature même, Mitsubishi Materials fait évoluer la perception de l'industrie. »

Daniel Smith, ingénieur en chef responsable du projet au sein de l'AMRC, a déclaré dans son rapport: « L'outil de développement d'un diamètre de 25mm a démontré sa capacité à fonctionner à des vitesses de coupe élevées sans pour autant réduire la durée de vie de l'outil tant que l'engagement radial et d'autres facteurs de variation de la température restent sous contrôle. En outre, des vitesses pouvant atteindre jusqu'à 130m/min ont été soumises à des tests – lesquels se sont avérés concluants – lors de l'ébauche à une profondeur de coupe ae = 10% du diamètre de l'outil ; tandis que des vitesses de finition de 160m/min offrent une surface de finition parfaite et pourraient éventuellement être encore augmentées pour réduire davantage la durée des cycles.

Mitsubishi estime que l'impact de cette technique d'usinage et de la gamme Coolstar sur les applications de poches dans le titane pourrait être considérable. 

Selon Adrian Barnacle: « En matière d'usinage des poches, lorsque ces paramètres sont utilisés, la gamme Mitsubishi Coolstar est nettement plus performante que d'autres outils. »

Adam Brown, Structures Group Technical Lead de l'AMRC, déclare: « L'assistance apportée par Mitsubishi au centre de recherche, malgré leur toute récente collaboration, s'est avérée extrêmement utile en matière de développement d'outils destinés à répondre aux besoins des industries soutenues. Nous apprécions tout particulièrement l'engagement dont fait preuve le département R&D de Mitsubishi dans la production d'outils de développement et de systèmes personnalisés destinés aux essais. Dans tous les cas, les résultats se révèlent très positifs tant pour les projets liés aux applications que pour la recherche ».

Adrian Barnacle ajoute également: « L'industrie aéronautique a majoritairement servi de point de référence pour les matières difficiles à usiner. Cependant, les clients désirent maintenant réduire les durées de fonctionnement des machines et les délais d'enlèvement des copeaux en obtenant des composants sous une forme aussi proche que possible de celle du produit fini. Avec cet objectif en ligne de mire, la stratégie de rapidite d'usinage d'alliages légers mise en place pour la gamme Coolstar nous érige déjà en précurseur de l'industrie ».