C2I 2022 : lauréat des technologies de fabrication - Des serpents partout ! - Kings Place, 90 York Wy, London N1 9AG, UK

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Éviter les temps d'arrêt est une priorité pour toute entreprise d'ingénierie. Et pour Rolls-Royce plc, dont le modèle commercial pionnier "power by the hour" repose sur la disponibilité des actifs, la nécessité d'une technologie capable de maintenir les moteurs à réaction en fonctionnement et d'éviter les interruptions est depuis longtemps un moteur essentiel de l'innovation.

Le dernier outil de l'entreprise - lauréat du prix C2I de cette année dans la catégorie des technologies de fabrication - représente une avancée passionnante dans ce domaine en pleine évolution, qui pourrait profiter non seulement au secteur aérospatial, mais aussi à une multitude de domaines d'application dans des environnements difficiles d'accès.

Développé dans le cadre d'un partenariat de longue date avec des chercheurs de l'université de Nottingham, le robot continu en forme de serpent est un robot flexible en forme de serpent capable de transporter une série d'outils pour réaliser des processus avancés dans un moteur à réaction sans avoir à le retirer de l'aile. Rolls-Royce affirme que le dispositif est plus adaptable, plus dextre et plus facile à contrôler que les dispositifs in situ disponibles dans le commerce (tels que les endoscopes) qui n'ont pas la portée et la dextérité nécessaires pour effectuer des tâches difficiles telles que la réparation ou l'entretien des composants.

S'appuyant sur des disciplines telles que la robotique, la mécatronique, la photonique et l'intégration de systèmes, l'équipe à l'origine de cette technologie a fait progresser le concept jusqu'à l'industrialisation et travaille actuellement avec une série de partenaires pour passer du niveau 6 de préparation technologique à la commercialisation complète.

Andy Norton, spécialiste de la technologie in situ chez Rolls-Royce, a expliqué à The Engineer que l'initiative s'appuie sur un certain nombre de projets antérieurs de robots serpents menés par les équipes de Rolls-Royce et de Nottingham et soutenus par l'Institut de technologie aérospatiale et Innovate UK.

Ces projets comprennent COBRA (qui a vu le développement d'un robot serpent long et mince avec un ensemble d'actionneurs modulaires) ; FLARE (un projet menant à deux robots serpents qui travaillent ensemble pour effectuer des réparations de revêtement in situ), CHIMERA (un robot semi-autonome pour l'inspection des appareils sous pression) et REINSTATE (qui a fait des progrès dans l'actionnement, la détection et le contrôle avancés). Le dernier système, a expliqué M. Norton, représente "un système plus évolutif, plus robuste, plus adaptable et plus prêt à être utilisé sur le terrain que les projets précédents"

Le déploiement de cette technologie pourrait, selon lui, avoir des avantages majeurs pour le secteur de l'aviation civile. "L'allongement du temps de vol et la réduction du nombre de déposes imprévues de moteurs sont essentiels pour la viabilité de l'entreprise De plus, a-t-il expliqué, cette technologie présente des avantages indéniables par rapport aux méthodes existantes : "Alors qu'il existe aujourd'hui des outils conventionnels tels que les aléscopes et les dilacérateurs qui permettent d'évaluer avec succès l'état des moteurs et de remédier à des problèmes tels que les dommages causés par des corps étrangers dans les compresseurs, la disponibilité d'outils robotisés de type serpent permettra d'effectuer davantage de travaux in situ, à distance ou de manière autonome, et de mettre en œuvre des méthodes de réparation plus complexes

M. Norton a ajouté que des technologies avancées telles que celle-ci sont en fait essentielles pour que les systèmes de maintenance puissent suivre les progrès constants de la technologie des moteurs. "À mesure que les architectures et les matériaux des moteurs deviennent plus complexes pour améliorer le rendement énergétique, la réparation et l'entretien de ces pièces tout au long de leur durée de vie deviennent de plus en plus difficiles - ce n'est que grâce au déploiement d'un système robotique de serpent dextre et commercialement prêt que de telles réparations in situ pourraient même être envisagées

La nature technologiquement complexe du projet a, sans surprise, exigé des niveaux élevés de collaboration. "La technologie est complexe et multiforme (le matériel robotique, la commande et le logiciel, l'outil d'inspection et de réparation sur l'extrémité)", a déclaré M. Norton. "Mon rôle consiste à réunir les bonnes personnes avec les bonnes spécialités et à appliquer la pensée systémique et la gouvernance de projet nécessaires pour assurer la réussite du projet

Au-delà du projet immédiat, il y a également eu une collaboration étendue avec le réseau de recherche plus large sur le développement des outils et des processus qui pourraient être déployés par le robot. "Il s'agit notamment de travailler avec Metallisation sur la réparation des revêtements, avec OpTek sur l'ablation laser et avec Clifton Photonics sur l'analyse de la contamination", a déclaré M. Norton. "Dans les années à venir, ces effecteurs miniaturisés seront suffisamment mûrs et entièrement validés pour être utilisés dans un moteur d'avion, ce qui apportera des avantages supplémentaires à Rolls-Royce et à ses clients

Bien qu'elle ait été développée à l'origine pour des applications de réparation aérospatiale in situ, la technologie présente un potentiel dans toute une série d'environnements où l'accès est restreint. En effet, des versions du robot ont déjà fait l'objet de démonstrations réussies dans des domaines tels que le nucléaire, les télécommunications, les infrastructures et même la chirurgie. "L'équipe a collaboré avec des utilisateurs finaux dans d'autres secteurs tels que le nucléaire, le pétrole et le gaz", explique M. Norton. "Dans le cadre du projet RAIN financé par le gouvernement britannique, l'équipe de Nottingham a mis au point des prototypes de serpents d'inspection en boîte à gants qui peuvent être utilisés depuis l'extérieur, ce qui permet d'accroître la productivité. Dans le secteur du pétrole et du gaz, il existe un réseau de tuyaux et de cuves de stockage qui doivent périodiquement être inspectés et réparés, mais auxquels les mécaniciens ne peuvent pas accéder facilement sans mettre l'actif hors service. Dans le cadre du projet CHIMERA, l'équipe a travaillé avec Forth Engineering and Metallisation pour démontrer une méthode potentielle de réparation in situ à l'aide du serpent

L'équipe du projet est actuellement en train d'industrialiser le système et de travailler avec un certain nombre d'entreprises pour s'assurer que la technologie possède tous les attributs nécessaires pour être utilisée sur le terrain. "Bien que d'autres travaux de développement soient nécessaires au cours de l'année à venir, Rolls-Royce devrait bientôt commencer à utiliser ces dispositifs pour des inspections complexes au sein du réseau mondial, contribuant ainsi à maintenir les moteurs d'avion en vol et à réduire les perturbations pour les clients