Contribution to the definition of a digital twin for geometrical assurance of aeronautical products during their assembly processes
Contribution à la définition d'un jumeau numérique pour la maîtrise de la qualité géométrique des structures aéronautiques lors de leurs processus d'assemblage
Résumé
Assembly operations of aerostructures are nowadays planned using the Digital Mock Up of the considered products. In order to allow a good implementation of the aforementioned operations, the geometry of the physical product must remain as faithful as possible to the reference geometry contained in the Digital Mock Up. Due to the complexity of the considered products, unanticipated geometrical deviations may however appear. These geometrical deviations lead to longer cycle times and higher assembly costs.
The increasing integration of data processing systems gives new prospects on how to organize production systems. These prospects include the possibility to optimize the manufacturing and assembly operations in real time thanks to the use of digital twins of the manufactured products. In this work, we suggest the implementation of a geometrical digital twin. This digital twin is able to mirror the geometry of the physical product during assembly and to optimize the geometry of some components which have not been assembled yet.
With such a perspective, the initial Digital Mock Up is updated in order to obtain a so-called hybrid representation of the product. This representation includes the different states of the components, which are called as-designed, as-built and interface. The as-built components are more particularly updated so as to mirror the geometry of the physical product during assembly. We suggest a method using digitized data. From then on, the geometry of interface components is updated so that the final product complies with the functional requirements which were defined beforehand. We also recommend a method to achieve this purpose.
The feasibility of the approach as well as the proposed tools is evaluated through one application case. The latter is representative of the industrial context of the works. The results which were obtained enable us to consider enriching the suggested approach by taking into account non-geometrical constraints so as to optimize assembly operations.
Les opérations d'assemblage de structures aéronautiques font aujourd'hui appel à une planification particulière s'appuyant sur la maquette numérique des produits considérés. Pour permettre une bonne réalisation de ces opérations, la géométrie du produit physique doit rester aussi fidèle que possible à la géométrie de référence contenue dans la maquette numérique. Du fait de la complexité des produits considérés, des écarts géométriques non-anticipés peuvent cependant apparaître et occasionner un allongement des délais et une augmentation des coûts d’assemblage.
L’intégration croissante de systèmes de traitement de l’information ouvre des perspectives nouvelles quant à la façon d’organiser les systèmes de production. Ces perspectives incluent notamment la possibilité d’optimiser les opérations de fabrication et d’assemblage en temps réel à travers l’utilisation de jumeaux numériques des produits manufacturés. Nous proposons dans ces travaux la mise en place d’un jumeau numérique géométrique, capable de refléter la géométrie du produit physique en cours d’assemblage et d’optimiser la géométrie de certains composants restant à assembler.
Dans cette optique, la maquette numérique initiale est actualisée afin d’obtenir une représentation dite hybride du produit. Cette représentation inclut les différents états des composants, que nous nommons as-designed, as-built et interface. Les composants as-built sont plus particulièrement actualisés de manière à refléter la géométrie du produit physique en cours d’assemblage. Une méthode d’actualisation, s’appuyant sur des données numérisées est proposée. A partir de là, la géométrie de composants dits interfaces est également actualisée afin de garantir le respect des exigences fonctionnelles sur le produit assemblé. Une méthode d’actualisation est également proposée à cet effet.
La faisabilité de l’approche ainsi que des outils proposés est évaluée à travers un cas d'application représentatif du contexte industriel des travaux. Les résultats obtenus permettent d’envisager d’enrichir l’approche proposée avec la prise en compte de contraintes non-géométriques dans le but d’optimiser le déroulement des opérations d’assemblage.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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