Recherche d’une solution de numérisation 3D flexible

L’UT de Munich utilise le HandySCAN 3D de Creaform pour la mesure et les projets de recherche au sein de la chaire pour systèmes aérospatiaux

La chaire pour systèmes aérospatiaux est une chaire d’intégration dans le domaine de l’aéronautique dans son intégralité, ainsi que son intégration dans l’aviation civile et militaire. En plus de la conception d’avions civils et militaires, elle se concentre sur la dérivation et l’analyse des conditions limites de l’aviation ainsi que sur l’évaluation des avions selon ces conditions limites et les exigences. En tant que chaire de la faculté pour l’aviation, l’astronautique et la géodésie au sein de l’Université Technique de Munich, la chaire pour systèmes aérospatiaux couvre le système complexe de l’ingénierie aéronautique dans les sous-domaines de l’enseignement et de la recherche.

Le projet de recherche :

Dans le cadre du projet de recherche européen FLEXOP (Flutter Free Envelope Expansion for Economical Performance Improvement), de nouvelles méthodes sont développées et validées pour des structures d’ailes légères et donc flexibles, pour la conception des systèmes actifs et passifs pour l’amortissement des oscillations. Dans le cadre d‘Horizon 2020, le programme de recherche et d’innovation de l’Union européenne, des partenaires industriels et de la recherche de six nations différentes travaillent sur des algorithmes de commande, des actionneurs et l’optimisation de la conception, ainsi que sur des démonstrations de vol non habité avec des ailes de 7 m d’envergure et des moteurs de turbines sur lesquels les approches développées seront testées.

Plusieurs capteurs installés sur le démonstrateur de vol, comme le tube de pitot pour la mesure de la vitesse de vol, ont dûs être réorientés aussi précisément que possible dans la direction du vol, afin de réaliser des mesures sans erreur. Afin de prendre en compte des erreurs dans les données de mesure, causées par un angle d’installation d’une déviation de 0°, cet angle a dû être déterminé très précisément grâce à la numérisation 3D. Le défi tient au fait que l’angle relatif au nez de l’avion doit être déterminé et que le tube de pitot fixé à la pointe de la flèche du nez mesure environ 0,5 m de long.

Numérisation de la flèche de nez d’un démonstrateur de vol

Le segment de fuselage de l’avion a été numérisé sur la partie frontale (30 cm) avec le scanner HandySCAN 3D de Creaform, afin de générer les mesures permettant de déterminer un plan de référence. La flèche de nez a ensuite numérisé et utilisée pour déterminer l’angle d’installation exact. Sans le scanner 3D, il aurait été très difficile d’obtenir des mesures précises. Le HandySCAN 3D a permis une opération flexible, de fournir rapidement des résultats et de fournir une précision de 0,025 mm. Avant le scanner 3D de Creaform, de telles mesures devaient être effectuées avec des systèmes photogrammétriques coûteux.

Les avantages de la numérisation 3D

Un scanner 3D permet d’effectuer une multitude de mesures différentes et permet de nombreuses applications possibles pour l’Institut de l’aviation et d’astronautique de TU Munich, qui ne peuvent pas être entièrement prises en charge par d’autres systèmes. Parmi les applications potentielles figurent la numérisation des pièces et des composants dans le but de créer des accessoires précisément adaptés à l’aide de processus d’impression 3D. De plus, il est possible de définir les géométries de profils des ailes d’avions ou des hélices achetées. Cela permet d’améliorer la précision et la simplicité de certaines mesures et travaux de recherche. « La possibilité de numériser des pièces relativement petites avec le HandySCAN 3D, tout comme les structures plus grandes, telles que les ailes avec des envergures de plusieurs mètres sous des charges statiques, à l’aide de la caméra MaxSHOT 3D, a convaincu notre chaire des systèmes Creaform. La numérisation des composants jusqu’à l’avion complet nous a permis de quantifier des incertitudes pendant le processus de construction et de production. Nous pouvons prendre en compte leurs effets pendant les essais en vol, pour la validation des simulations de conception d’avion », explique Prof. Dr-Ing Mirko Hornung, titulaire de la chaire des systèmes d’aviation à la faculté pour l’aviation, l’astronautique et la géodésie à l’UT de Munich.

Le système de mesure des coordonnées optique de Creaform, le MaxSHOT 3D, permet de mesurer des structures de plusieurs mètres de long.

Les expériences avec le système ont été constamment positives. L’acquisition et la mesure des composants peuvent être rapidement effectuées, même par du personnel inexpérimenté. Il est donc également possible d’intégrer ces technologies dans un futur stage universitaire, pendant lequel les étudiants effectueront les tâches de mesure.

Historique de la chaire pour systèmes aérospatiaux de la Faculté de l’aviation, l’astronautique et la géodésie à l’Université Technique de Munich

Grâce à l’initiative des dix titulaires de l’Institut d’aviation et d’aéronautique à l’Université Technique, Prof. Dr.-Ing. Harry O. Ruppe, la chaire dotée pour la technologie aéronautique a été fondée le 18 septembre 1989. Au début du semestre de l’hiver 1989-1990, le Prof. Dipl.-Ing. Gero Madelung, qui a travaillé pendant de nombreuses années dans la gestion de Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, a pris la tête de la chaire en tant que premier professeur. Après 5 ans, la chaire s’est affiliée officiellement avec l’Université Technique de Munich Après le départ du Prof. Madelung, le Prof. Dr.-Ing. Dieter Schmitt s’est vu confier le poste de maître de conférences lors de l’été 1996. Depuis le départ du Prof. Dr.-Ing. Dieter Schmitt en septembre 2002, la chaire a été temporairement dirigée par le Prof. Dr.-Ing. Horst Baier. Depuis janvier 2010, l’ancienne chaire pour la technologie aéronautique est dirigée par le Prof. Dr.-Ing. Mirko Hornung sous le nom de Chaire pour systèmes aérospatiaux.

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