FR2993484A1 - METALLIZATION METHOD AND ASSOCIATED DEVICE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé (1) de métallisation en surface d'un panneau (2) en matériau composite composée d'un empilement (4) d'un matériau de renfort recouvert d'une couche (6) d'un matériau conducteur de l'électricité elle-même revêtue d'au moins une couche protectrice (8) non conductrice d'électricité, ladite pièce étant percée d'une pluralité d'orifices (10). Le dit procédé comporte les étapes de positionnement, sur un orifice (10), d'un dispositif (26) apte à émettre un rayonnement lumineux spatialement et temporellement cohérent, d'ancrage dudit dispositif (26) sur le panneau (2) en matériau composite, à l'aide d'un moyen de fixation (28) de manière à figer la distance entre ledit dispositif (24) et ledit orifice (10), de localisation de l'orifice (10) à l'aide d'un moyen de repérage (30), de centrage du rayonnement lumineux sur ledit orifice(10), et de métallisation de la zone annulaire (12) centrée sur ledit orifice (10) par ledit rayonnement lumineux, selon une géométrie de métallisation prédéfinie.The invention relates to a method (1) for surface metallization of a composite material panel (2) composed of a stack (4) of a reinforcing material covered with a layer (6) of a conductive material electricity itself coated with at least one protective layer (8) non-electrically conductive, said part being pierced with a plurality of orifices (10). Said method comprises the steps of positioning, on an orifice (10), a device (26) capable of emitting a spatially and temporally coherent light radiation, anchoring said device (26) on the panel (2) of material composite, by means of a fastening means (28) so as to freeze the distance between said device (24) and said orifice (10), of locating the orifice (10) by means of a locating means (30), centering the light radiation on said orifice (10), and metallizing the annular zone (12) centered on said orifice (10) by said light radiation, according to a predefined metallization geometry.
Description
PROCEDE DE METALLISATION ET DISPOSITIF ASSOCIE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à un procédé de métallisation de panneaux en matériau composite ainsi qu'au dispositif associé.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of metallization of composite material panels as well as to the associated device.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les aéronefs actuels pour le transport de passagers disposent de plus en plus de panneaux de fuselage fabriqués en matériau composite. Un matériau composite est constitué d'une matrice (fibres de carbone par exemple) et d'un renfort (résines thermoplastique ou thermodurcissable). Dans le domaine aéronautique, les fibres de carbone sont majoritairement utilisées : elles allient légèreté et résistance à l'effort. Cependant, le carbone présente l'inconvénient de ne pas bien conduire l'électricité. Or, dans le cas où l'aéronef est frappé par la foudre ou pour décharger l'électricité statique, il est important que le fuselage puisse conduire l'électricité. Afin de remédier à l'inconvénient cité précédemment, le matériau composite dispose d'une couche supplémentaire constituée d'un matériau conducteur de l'électricité. Généralement, on utilise un grillage de cuivre pour remplir cette fonction. Cette couche conductrice est ensuite revêtue d'une couche de protection non conductrice d'électricité, formée de résine et peinture. Cette couche de protection protège la surface du fuselage contre des phénomènes d'arrachage de fibres, assure la continuité de surface pour un meilleur écoulement du flux aérodynamique sur le fuselage et participe à l'aspect esthétique de l'aéronef.STATE OF THE PRIOR ART Current aircraft for the transport of passengers have more and more fuselage panels made of composite material. A composite material consists of a matrix (carbon fibers for example) and a reinforcement (thermoplastic or thermosetting resins). In the aeronautical field, carbon fibers are mainly used: they combine lightness and resistance to effort. However, carbon has the disadvantage of not driving electricity well. However, in the event that the aircraft is struck by lightning or to discharge static electricity, it is important that the fuselage can conduct the electricity. In order to overcome the disadvantage mentioned above, the composite material has an additional layer made of an electrically conductive material. Generally, a copper grating is used to fulfill this function. This conductive layer is then coated with a non-electrically conductive protective layer formed of resin and paint. This protective layer protects the fuselage surface against fiber pulling phenomena, provides surface continuity for a better flow of aerodynamic flow on the fuselage and contributes to the aesthetic appearance of the aircraft.
Une fois les panneaux du fuselage fabriqués et recouverts de la couche de protection, il est nécessaire de réaliser des points de contact pour la mise à la masse de l'avion. Les panneaux alors sont percés à des endroits prédéfinis afin de pouvoir déposer une rondelle métallique apte à garantir le contact entre la couche de matériau conducteur et un dispositif de mise à la masse, comme par exemple, une tresse métallique fixée par une fixation vissée dans le perçage réalisé. Cependant, au préalable, il faut retirer la couche de protection afin que le contact couche protectrice-rondelle métallique soit effectif. Cette opération est appelée métallisation. Différents procédés sont actuellement utilisés. Un premier procédé consiste à masquer, à l'aide d'une pastille collante, la zone à percer avant le dépôt de la couche de protection. Une fois la couche de protection déposée, les pastilles sont enlevées. Ces opérations doivent être effectuées manuellement et augmentent le temps de fabrication d'un panneau. De plus, malgré la présence des pastilles, une partie de la peinture s'insinue sous les pastilles, formant une couche parasite disposée sur la couche conductrice d'électricité, en périphérie de la zone devant être métallisée. La présence de cette couche parasite dégrade la qualité du contact entre la couche de matériau conducteur et la rondelle métallique. En conséquence, il est nécessaire d'effectuer une reprise manuelle pour décaper la peinture parasite présente dans cette zone. Cette opération manuelle est réalisée avec une brosse à métalliser entraînée en rotation.Once the fuselage panels are manufactured and covered with the protective layer, it is necessary to make contact points for the grounding of the aircraft. The panels are then drilled at predefined locations in order to be able to deposit a metal washer capable of ensuring contact between the layer of conductive material and a grounding device, such as, for example, a metal braid fixed by a fastener screwed into the piercing done. However, beforehand, it is necessary to remove the protective layer so that the contact protective layer-metal washer is effective. This operation is called metallization. Different methods are currently used. A first method consists in masking, by means of a sticky pastille, the zone to be pierced before the deposition of the protective layer. Once the protective layer is deposited, the pellets are removed. These operations must be done manually and increase the manufacturing time of a panel. In addition, despite the presence of the pellets, a portion of the paint creeps under the pellets, forming a parasitic layer disposed on the electrically conductive layer, at the periphery of the zone to be metallized. The presence of this parasitic layer degrades the quality of the contact between the layer of conductive material and the metal washer. Therefore, it is necessary to perform a manual recovery to strip stray paint present in this area. This manual operation is performed with a brush to metallize rotated.
Cette opération peut engendrer un endommagement de la couche de matériau conducteur car la maîtrise de la brosse à métalliser est difficile, le contrôle de la qualité de la métallisation n'étant effectué que visuellement par l'opérateur. Un autre procédé de métallisation est divulgué dans le document EP 1048386. La métallisation, telle que décrite dans ce document, est effectuée au moyen d'une plaquette comportant une arête métallique pressée élastiquement et déplacée sur la surface du panneau, l'arrêt de la métallisation étant commandée consécutivement à l'atteinte ou au dépassement d'un seuil prédéterminé de conduction électrique entre la couche conductrice et l'arête métallique. Ce procédé fait donc appel à une pièce d'usure amenée à être régulièrement changée. A titre de sécurité maximale, il est stipulé, dans ce document, que la métallisation est stoppée même si la couche de matériau conducteur n'a pas été dénudée dans son intégralité. Dans ces conditions, une intervention manuelle finale pour éliminer la couche de protection résiduelle est nécessaire. Cette intervention est réalisée avec des moyens classiques, comme la brosse à métalliser déjà précitée et introduit donc les mêmes désagréments que ceux énoncés précédemment. Dans ce document, il est aussi indiqué que la métallisation se fait pratiquement sans risque d'atteinte physique de la couche conductrice, ce qui implique cependant que, dans certains cas, la plaquette peut aller trop loin et endommager ladite couche. Cet endommagement dégrade alors la qualité du contact entre la couche de matériau conducteur et la rondelle métallique. De plus, le dispositif nécessite des moyens de mise en oeuvre multiples, comme un générateur de courant par exemple. Le procédé tel que décrit dans le document EP 1048386 n'est donc pas répétitif et ne donne pas systématiquement satisfaction. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de proposer un procédé de métallisation d'un panneau en matériau composite ainsi que le dispositif associé, ce procédé et le dispositif associé remédiant au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus relatifs aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé de métallisation en surface d'un panneau en matériau composite composé d'un empilement d'un matériau de renfort recouvert d'une couche d'un matériau conducteur de l'électricité elle-même revêtue d'au moins une couche protectrice non conductrice d'électricité, ledit panneau étant percé d'une pluralité d'orifices, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - positionnement, approximativement sur un orifice, d'un dispositif apte à émettre un rayonnement lumineux spatialement et temporellement cohérent, et - ancrage dudit dispositif sur le panneau en matériau composite, à l'aide d'un moyen de fixation de manière à figer la distance entre ledit dispositif et ledit orifice, et ; - localisation de l'orifice à l'aide d'un moyen de repérage, et ; - centrage du rayonnement lumineux sur ledit orifice, et ; - métallisation de la zone annulaire centrée sur ledit orifice par ledit rayonnement lumineux, selon une géométrie de métallisation prédéfinie. Ce procédé permet de réaliser des métallisations dont la qualité est identique à chaque mise en oeuvre. En effet, malgré une géométrie de panneau qui peut se révéler complexe, le procédé selon l'invention permet de réaliser des métallisations permettant de répondre aux exigences relatives à la qualité demandée. Cette qualité est obtenue par la fixation de la distance entre le dispositif apte à émettre un rayonnement lumineux spatialement et temporellement cohérent et les points d'impact situés autour de l'orifice. Cette distance est la distance focale. La distance focale étant figée, le rayonnement lumineux est assuré de délivrer systématiquement la même puissance. Il n'y a donc plus de risque d'endommager le matériau conducteur d'électricité. En complément, le centrage du rayonnement lumineux sur l'orifice permet de réaliser une métallisation de forme identique et répétitive à chaque orifice. De façon avantageuse, l'orientation du rayonnement lumineux est asservie sur la position du centre de l'orifice repérée par le moyen de repérage. Ainsi, quelque soit la position du dispositif apte à émettre un rayonnement lumineux par rapport à l'orifice, le rayonnement lumineux sera toujours recalé sur le centre de l'orifice, assurant ainsi une métallisation de forme et de qualité systématiquement identique. Afin de mettre en oeuvre le procédé précédemment décrit, l'invention a également pour objet un dispositif portatif pour métallisation. Ce dispositif comporte un dispositif apte à émettre un rayonnement lumineux spatialement et temporellement cohérent, un moyen de fixation sur le panneau, un moyen de repérage, un moyen d'asservissement entre le signal émis par le moyen de repérage et ledit rayonnement lumineux ainsi qu'un moyen de déclenchement du rayonnement lumineux.This operation can cause damage to the layer of conductive material because the control of the brush to be metallized is difficult, the control of the quality of the metallization being performed only visually by the operator. Another metallization process is disclosed in EP 1048386. The metallization, as described in this document, is carried out by means of a wafer having a metal edge pressed elastically and moved on the surface of the panel, the stop of the metallization being controlled consecutively to reaching or exceeding a predetermined threshold of electrical conduction between the conductive layer and the metal edge. This method therefore uses a wear part to be regularly changed. As a maximum security, it is stated in this document that the metallization is stopped even if the layer of conductive material has not been denuded in its entirety. Under these conditions, a final manual intervention to remove the residual protective layer is necessary. This intervention is performed with conventional means, such as the brush to metallize already mentioned above and thus introduces the same inconveniences as those stated above. In this document, it is also indicated that the metallization is practically without risk of physical damage to the conductive layer, which however implies that in some cases, the wafer may go too far and damage said layer. This damage then degrades the quality of the contact between the layer of conductive material and the metal washer. In addition, the device requires multiple implementation means, such as a current generator for example. The method as described in EP 1048386 is therefore not repetitive and does not give systematic satisfaction. SUMMARY OF THE INVENTION The purpose of the invention is therefore to propose a method of metallization of a panel made of composite material as well as the associated device, this method and the associated device at least partially overcoming the disadvantages mentioned above relating to the embodiments of the prior art. To do this, the invention firstly relates to a surface metallization process of a composite material panel consisting of a stack of a reinforcing material covered with a layer of a conductive material of the electricity itself coated with at least one non-electrically conductive protective layer, said panel being pierced with a plurality of orifices, said method comprising the following steps: positioning, approximately on an orifice, of a device capable of emitting spatially and temporally coherent light radiation, and anchoring said device on the panel of composite material, by means of a fixing means so as to freeze the distance between said device and said orifice, and; - Location of the orifice using a locating means, and; centering the light radiation on said orifice, and metallization of the annular zone centered on said orifice by said light radiation, according to a predefined metallization geometry. This method makes it possible to achieve metallizations whose quality is identical to each implementation. Indeed, despite a panel geometry that can be complex, the method according to the invention allows metallizations to meet the requirements for the quality required. This quality is obtained by fixing the distance between the device capable of emitting spatially and temporally coherent light radiation and the impact points located around the orifice. This distance is the focal length. The focal length being fixed, the light radiation is ensured to consistently deliver the same power. There is therefore no risk of damaging the electrically conductive material. In addition, the centering of the light radiation on the orifice makes it possible to achieve metallization of identical and repetitive shape at each orifice. Advantageously, the orientation of the light radiation is slaved to the position of the center of the orifice marked by the locating means. Thus, whatever the position of the device capable of emitting light radiation with respect to the orifice, the light radiation will always be recaled on the center of the orifice, thus ensuring metallization of shape and quality systematically identical. In order to implement the method previously described, the invention also relates to a portable device for metallization. This device comprises a device capable of emitting a spatially and temporally coherent light radiation, a fixing means on the panel, a locating means, a servo-control means between the signal emitted by the locating means and said light radiation as well as means for triggering the light radiation.
Grâce à ce dispositif, la métallisation peut être réalisée avec une qualité optimale par un opérateur ou par un robot : en effet, un tel dispositif peut être utilisé par un opérateur en mode manuel. Il se fixe simplement sur le panneau à l'aide du moyen de fixation, le centrage du rayonnement lumineux étant effectué automatiquement par l'asservissement entre le signal émis par le moyen de repérage et ledit rayonnement lumineux. L'opérateur utilise alors le moyen de déclenchement pour réaliser la métallisation. Il est aussi possible de fixer le dispositif sur une tête de robot de façon à ce que la métallisation soit effectuée en mode automatique. Le robot sera alors commandé par un programme de commande numérique pour présenter -le dispositif face aux orifices dont la position sera approximativement connue. La métallisation sera réalisée selon le même mode opératoire qu'en mode manuel. Avantageusement, le dispositif apte à émettre un rayonnement lumineux spatialement et temporellement cohérent est un rayon laser. Un tel 20 rayon présente l'avantage de ne pas être de puissance élevée et de métalliser l'orifice sans présence de flamme. Selon un premier mode de réalisation, le rayon laser est émis par un laser fibré. Un tel laser présente l'avantage d'être d'encombrement réduit, ce qui permet son utilisation dans un environnement industriel. Il est aussi de 25 coût inférieur par rapport aux autres lasers présents sur le marché. Pour de faibles puissances de tir, il n'est pas nécessaire de le refroidir. Selon un deuxième mode de réalisation, le rayon laser est émis par un laser avec résonateur. De manière avantageuse, le rayonnement lumineux effectue un 30 mouvement de balayage. Ainsi, la métallisation se fait plus rapidement qu'avec un rayonnement fixe qu'il faudrait déplacer séquentiellement. On obtient ainsi un gain de temps à chaque métallisation d'orifice, ce qui permet de réaliser la métallisation d'un panneau entier beaucoup plus rapidement qu'avec les techniques antérieures. Ainsi, la forme du balayage est adaptable à la forme du dispositif de mise à la masse qui sera utilisé et pourra être au préalable définie avant chaque métallisation. Un tel mouvement de balayage du rayonnement lumineux est avantageusement engendré par un système oscillant de déviation du rayonnement. Ainsi, il est possible de définir au préalable la forme de métallisation à réaliser, au gré des contraintes de fabrications.Thanks to this device, the metallization can be performed with optimal quality by an operator or a robot: in fact, such a device can be used by an operator in manual mode. It simply attaches to the panel using the fixing means, the centering of the light radiation being performed automatically by the servocontrol between the signal emitted by the locating means and said light radiation. The operator then uses the triggering means to perform the metallization. It is also possible to fix the device on a robot head so that the metallization is performed in automatic mode. The robot will then be controlled by a numerical control program to present the device facing the orifices whose position will be approximately known. The metallization will be carried out according to the same operating mode as in manual mode. Advantageously, the device capable of emitting spatially and temporally coherent light radiation is a laser beam. Such a radius has the advantage of not being of high power and of metallizing the orifice without the presence of a flame. According to a first embodiment, the laser beam is emitted by a fiber laser. Such a laser has the advantage of being of reduced size, which allows its use in an industrial environment. It is also lower cost compared to other lasers on the market. For low firepower, it is not necessary to cool it. According to a second embodiment, the laser beam is emitted by a laser with a resonator. Advantageously, the light radiation performs a scanning movement. Thus, the metallization is done more quickly than with fixed radiation that would have to be displaced sequentially. This results in a time saving at each port metallization, which allows the metallization of an entire panel much faster than with prior techniques. Thus, the shape of the scan is adaptable to the form of the grounding device that will be used and may be previously defined before each metallization. Such a scanning movement of the light radiation is advantageously generated by an oscillating system of radiation deflection. Thus, it is possible to define in advance the form of metallization to be made, according to the constraints of manufacture.
Selon une première variante de réalisation, le système oscillant peut comporter au moins deux miroirs oscillants qui, par leur mouvement, déplaceront le rayonnement selon la géométrie de balayage choisie. Selon une deuxième variante de réalisation, le système oscillant peut comporter un miroir et un moyen de balayage mécanique motorisé.According to a first variant embodiment, the oscillating system may comprise at least two oscillating mirrors which, by their movement, will move the radiation according to the selected scanning geometry. According to a second variant embodiment, the oscillating system may comprise a mirror and a motorized mechanical scanning means.
Avantageusement, le mouvement de balayage est un mouvement concentrique, centré sur l'orifice à métalliser. Ce mouvement concentrique permet de réaliser des métallisations circulaires, compatibles avec une forme de rondelle métallique circulaire, apte à garantir le contact entre la couche de matériau conducteur et le dispositif de mise à la masse.Advantageously, the scanning movement is a concentric movement, centered on the orifice to be metallized. This concentric movement makes it possible to produce circular metallizations, compatible with a circular metal washer shape, able to guarantee the contact between the layer of conductive material and the grounding device.
De manière avantageuse, le moyen de fixation est un moyen à dépression. Ce moyen de fixation permet de fixer le dispositif sur le panneau percé des orifices. Un tel moyen permet une fixation solide et fiable tout en évitant d'endommager le panneau par exemple en le perforant. De plus, il reste facile d'utilisation.Advantageously, the fixing means is a vacuum means. This fixing means makes it possible to fix the device on the panel pierced with the orifices. Such a means allows a solid and reliable fixation while avoiding damage to the panel for example by perforating. In addition, it remains easy to use.
Le moyen de fixation du dispositif de métallisation peut être composé d'une pluralité de ventouses pneumatiques. Ces ventouses disposent de bord souple qui épouse la forme du panneau et qui permet une fixation fiable du dispositif de métallisation, sans pour autant endommager ledit panneau.The fixing means of the metallization device may be composed of a plurality of pneumatic suction cups. These suction cups have a flexible edge which matches the shape of the panel and which allows a reliable attachment of the metallization device, without damaging said panel.
Avantageusement, le moyen de repérage est une caméra qui filme la surface du panneau. Par traitement de l'image résultante, la position de l'orifice est déterminée, ce qui permet de calculer l'orientation à donner au rayonnement lumineux. Enfin, la puissance du rayonnement lumineux est comprise entre 10 et 60 watts. Cette puissance permet de métalliser la couche protectrice non 5 conductrice d'électricité sans endommager la couche de matériau conducteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. 10 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels : La figure 1 représente un schéma simplifié d'une partie d'un 15 panneau composite ; La figure 2 représente le synoptique du procédé selon l'invention ; La figure 3 représente un schéma de principe du dispositif selon l'invention. 20 EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PREFERES La figure 1 représente un schéma simplifié d'un panneau 2 réalisé en matériau composite. Un tel panneau est constitué d'un empilage de fibres, aussi appelées matériau de renfort 4. De manière connue, ces fibres sont des fibres de carbone, largement utilisées dans le domaine aéronautique 25 pour leur légèreté et leur résistance. Cependant, et sans sortir du cadre de l'invention, ces fibres peuvent être constituées d'un autre matériau, comme du verre par exemple. Ces fibres peuvent être préimprégnées de résines thermodurcissable ou thermoplastique, en fonction des technologies utilisées. La résine peut aussi être injectée lors de la fabrication du panneau 30 2, les fibres utilisées sont alors dites « sèches ». Afin de garantir la conductivité électrique du panneau 2, une couche 6 d'un matériau conducteur de l'électricité recouvre l'empilement de matériau de renfort 4. Ce matériau peut être, par exemple, un grillage de cuivre. Sous la forme d'un grillage, cette couche 6 est plus légère et n'augmente pas de manière trop importante le poids du panneau 2.Advantageously, the locating means is a camera that films the surface of the panel. By processing the resulting image, the position of the orifice is determined, which makes it possible to calculate the orientation to be given to the light radiation. Finally, the power of the light radiation is between 10 and 60 watts. This power makes it possible to metallize the non-electrically conductive protective layer without damaging the layer of conductive material. Other advantages and features of the invention will become apparent in the detailed non-limiting description below. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS This description will be made with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 shows a schematic diagram of a portion of a composite panel; FIG. 2 represents the block diagram of the method according to the invention; FIG. 3 represents a schematic diagram of the device according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 represents a simplified diagram of a panel 2 made of composite material. Such a panel consists of a stack of fibers, also called reinforcing material 4. In known manner, these fibers are carbon fibers, widely used in the aeronautical field 25 for their lightness and strength. However, and without departing from the scope of the invention, these fibers may be made of another material, such as glass for example. These fibers may be pre-impregnated with thermosetting or thermoplastic resins, depending on the technologies used. The resin can also be injected during the manufacture of the panel 2, the fibers used are then called "dry". In order to guarantee the electrical conductivity of the panel 2, a layer 6 of an electrically conductive material covers the stack of reinforcing material 4. This material may be, for example, a copper grating. In the form of a mesh, this layer 6 is lighter and does not excessively increase the weight of the panel 2.
Le panneau 2 étant en contact avec le flux aérodynamique, la couche 6 de matériau conducteur doit être protégée pour éviter des phénomènes de délaminage. Il est donc nécessaire de recouvrir la couche 6 de matériau conducteur d'une couche protectrice 8 qui n'est pas conductrice d'électricité. Cette couche 8 assure de plus une fonction d'esthétique en recouvrant d'une couche homogène le panneau. Elle peut être composée d'une couche de résine thermoplastique ou thermodurcissable associée à une couche de peinture. La couche de résine assure la bonne cohésion de collage entre les fibres de carbone de la couche 4 de matériau de renfort et la couche 6 de matériau conducteur de l'électricité tandis que la couche de peinture assure la continuité de surface pour un meilleur écoulement du flux aérodynamique sur le fuselage. Elle participe de plus à l'aspect esthétique du panneau 2. Une fois le panneau 2 recouvert de la couche de protection 8, il est nécessaire de réaliser des points de contact pour la mise à la masse de l'avion. Cette précaution est nécessaire pour prendre en compte les impacts de foudre et la charge d'électricité statique. Le panneau 2 est alors percé d'une pluralités d'orifices 10 à des endroits prédéfinis afin de pouvoir déposer une rondelle métallique apte à garantir le contact entre la couche 6 de matériau conducteur et un dispositif de mise à la masse, comme par exemple, une tresse métallique fixée par une fixation vissée dans l'orifice 10 réalisé. Il faut donc retirer la couche protectrice 8 pour mettre à nu la couche conductrice 6. Cette opération, appelée métallisation, est effectuée sur une zone qui peut être annulaire, matérialisée par les pointillés de référence 12. D'autres formes de la métallisation peuvent être envisagées, sans sortir du cadre de l'invention.Since the panel 2 is in contact with the aerodynamic flow, the layer 6 of conducting material must be protected to avoid delamination phenomena. It is therefore necessary to cover the layer 6 of conductive material with a protective layer 8 which is not electrically conductive. This layer 8 also provides an aesthetic function by covering the panel with a homogeneous layer. It can be composed of a layer of thermoplastic or thermosetting resin associated with a layer of paint. The resin layer provides good bonding cohesion between the carbon fibers of the reinforcing material layer 4 and the electrically conductive material layer 6 while the paint layer provides surface continuity for a better flow of the material. aerodynamic flow on the fuselage. It also participates in the aesthetic appearance of the panel 2. Once the panel 2 covered with the protective layer 8, it is necessary to make contact points for the grounding of the aircraft. This precaution is necessary to take into account the impacts of lightning and the charge of static electricity. The panel 2 is then pierced with a plurality of orifices 10 at predefined locations in order to be able to deposit a metal washer capable of ensuring contact between the layer 6 of conductive material and a grounding device, such as, for example, a metal braid fixed by a fastener screwed into the orifice 10 made. It is therefore necessary to remove the protective layer 8 to expose the conductive layer 6. This operation, called metallization, is performed on a zone which may be annular, materialized by the reference dots 12. Other forms of the metallization may be envisaged without departing from the scope of the invention.
Selon le procédé 1 conforme à l'invention et décrit sur la figure 2, la métallisation est réalisée en suivant les étapes décrites ci-après. La première étape 14 consiste à positionner sur un des orifices 10 un dispositif 26 apte à émettre un rayonnement lumineux spatialement et temporellement cohérent.According to the method 1 according to the invention and described in FIG. 2, the metallization is carried out following the steps described below. The first step 14 consists in positioning one of the orifices 10 with a device 26 capable of emitting spatially and temporally coherent light radiation.
Comme expliqué plus loin, ce positionnement peut être effectué de manière manuelle par un opérateur ou de manière automatique, par un robot. Le positionnement peut être approximatif, le centrage du rayonnement lumineux étant affiné par la suite. La seconde étape 16 consiste à ancrer ledit dispositif 26 sur le panneau 2 à l'aide d'un moyen de fixation 28. Cet ancrage permet de figer la distance entre le dispositif 26 et l'orifice 10. Cette distance est appelée distance focale. La troisième étape 18 consiste à localiser l'orifice 10 à l'aide d'un moyen de repérage 30. La localisation de l'orifice 10 permet de repérer son centre. La quatrième étape 20 consiste à centrer le rayonnement lumineux sur l'orifice 10. Il n'est pas nécessaire, pour cela, de modifier la position du dispositif 26. Enfin, la dernière étape 22 est l'étape de métallisation de la zone annulaire 12, réalisée à partir du centre de l'orifice 10, selon une géométrie de métallisation prédéfinie. La géométrie de métallisation peut consister, par exemple, en un mouvement de balayage concentrique, à partir du centre de l'orifice 10.As explained below, this positioning can be performed manually by an operator or automatically by a robot. The positioning may be approximate, the centering of the light radiation being refined thereafter. The second step 16 consists in anchoring said device 26 on the panel 2 by means of a fixing means 28. This anchoring makes it possible to freeze the distance between the device 26 and the orifice 10. This distance is called the focal length. The third step 18 consists in locating the orifice 10 by means of a locating means 30. The location of the orifice 10 makes it possible to locate its center. The fourth step 20 consists in centering the light radiation on the orifice 10. It is not necessary for this to change the position of the device 26. Finally, the last step 22 is the metallization step of the annular zone 12, made from the center of the orifice 10, according to a predefined metallization geometry. The metallization geometry may consist, for example, in a concentric sweeping movement, from the center of the orifice 10.
Les étapes 14, 16, 18, 20 et 22 relatives au procédé 1 conforme à l'invention sont répétées sur chaque orifice 10 percé pour réaliser les points de mise à la masse. Conformément à l'objet de l'invention, le procédé 1 est mis en oeuvre par le dispositif portatif 24 décrit au regard de la figure 3.Steps 14, 16, 18, 20 and 22 relating to method 1 according to the invention are repeated on each pierced orifice 10 to achieve the earthing points. According to the subject of the invention, the method 1 is implemented by the portable device 24 described with reference to FIG.
Ce dispositif est composé d'un dispositif 26 apte à émettre un rayonnement lumineux et spatialement cohérent. Un tel rayonnement est facilement maitrisé, ce qui permet de réaliser une métallisation répétitive de bonne qualité. Par exemple, ledit rayonnement peut être un rayon laser. Pour générer un rayon laser, on peut utiliser un laser fibré connu dans l'art antérieur. Ce laser fibré est d'un encombrement réduit, ce qui permet son utilisation dans un environnement industriel. Cet avantage est particulièrement appréciable car le dispositif 26 peut alors être utilisé sur un panneau venant d'être fabriqué, dans son environnement de fabrication. Il peut aussi être utilisé sur un panneau déjà en cours d'assemblage final, sur avion. En effet, il peut arriver, en assemblage final, qu'un nouveau point de masse doive être rajouté. Dans ce cas, le dispositif étant d'encombrement réduit, il est facile de l'utiliser pour rajouter ce point de métallisation dans l'environnement d'une chaîne d'assemblage, sans gêner les opérations d'assemblage en cours. Il est aussi de coût inférieur par rapport aux autres lasers présents sur le marché. De plus, les puissances de tir pour la métallisation étant faibles, il n'est pas nécessaire de le refroidir. Ce deuxième avantage concourt à rendre le dispositif 24 facilement maniable. Le dispositif 24 comporte, en outre, un moyen de fixation 28 sur le panneau. L'ancrage du dispositif 24 sur le panneau permet de figer la distance focale du dispositif 26. Le dispositif 24 vient alors s'appuyer sur le panneau 2, approximativement au droit de l'orifice 10. Ce moyen de fixation 26 devant éviter l'endommagement du panneau 2, un moyen à dépression est avantageusement utilisé. Ce moyen à dépression est représenté de manière simplifiée par deux ventouses 28a et 28b. Le nombre de ventouses nécessaires doit permettre une bonne qualité de fixation du dispositif 24. En effet, si, par une mauvaise manipulation, la distance focale venait à être modifiée, le rayonnement lumineux ne serait plus focalisé et pourrait soit endommager la couche conductrice 6, soit ne pas la mettre suffisamment à nu, dégradant ainsi le contact entre la couche 6 de matériau conductrice d'électricité et la rondelle métallique (non représentée). Ainsi, l'ancrage doit être suffisamment solide pour éviter que le dispositif 26 ne bouge durant la métallisation. Les ventouses (28a, 28b) sont d'utilisation aisée et participent à la facilité d'utilisation du dispositif 24. Le dispositif 24 comporte, de plus, un moyen de repérage 30. Ce moyen 30 est de préférence une caméra qui filme la zone entourant l'orifice 10. A l'aide d'un logiciel de traitement numérique connu dans l'état de l'art, les images du film sont analysées et l'orifice 10 est détecté. Le logiciel 2 9934 84 11 de traitement numérique peut donc facilement analyser les données recueillies pour repérer la position du centre dudit orifice 10. Un moyen d'asservissement 32 utilise l'information relative à la position du centre de l'orifice 10 pour diriger le rayonnement lumineux et le 5 focaliser sur ledit centre. Des moyens standards sont utilisés pour diriger ledit rayonnement, par exemple des moyens mécaniques. Ledit moyen d'asservissement 32 utilise les informations relatives à la différence de position entre le centre de l'orifice 10 et le rayonnement lumineux pour recaler ledit rayonnement sur ledit centre. 10 Le dispositif comporte de plus un moyen de déclenchement 34 du rayonnement lumineux. Ce moyen de déclenchement peut, par exemple, être un bouton poussoir lorsque le dispositif 24 est utilisé par un opérateur. Le déclenchement du rayonnement par le moyen 34 débutera la métallisation selon la géométrie définie. Différentes possibilités de géométrie de 15 métallisation peuvent être envisagées. Le rayonnement lumineux peut réaliser un mouvement de balayage. Ce mouvement de balayage peut être engendré par un système oscillant de déviation du rayonnement (non représenté sur la figure 3). Selon une première variante, ce système oscillant peut comporter au moins deux miroirs oscillants, l'oscillation des miroirs étant 20 commandée en fonction de la géométrie de balayage à réaliser. Une seconde variante de réalisation consiste en un miroir oscillant couplé avec un moyen de balayage mécanique motorisé. Cette seconde variante est plus compliquée à mettre en oeuvre que la première variante mais elle est aussi plus robuste, car elle ne nécessite qu'un seul miroir oscillant. 25 La puissance du rayonnement lumineux doit être suffisante pour mettre à nu la couche conductrice 6 sans l'endommager. Une telle puissance est avantageusement comprise entre 10 et 60 Watts. L'homme du métier mènera des opérations de calibration afin de déterminer quelle puissance est nécessaire pour mettre à nu la couche 6 de matériau conducteur d'électricité 30 et pour métalliser le panneau, en prenant en compte la couche protectrice 8. Les paramètres permettant de réaliser une telle métallisation sont adaptés aux caractéristiques (épaisseur, composition par exemple) de la couche protectrice 8. Comme déjà souligné précédemment, le procédé 1 de métallisation conforme à l'invention peut être mis en oeuvre par un opérateur. Cet opérateur utilisera le dispositif 24 conforme à l'invention pour métalliser chaque orifice 10 percé dans le panneau 2. Ledit dispositif étant configuré pour être portatif, sa manipulation est aisée. L'opérateur fixera le dispositif 24 sur le panneau 2 à l'aide du moyen de fixation 28. Un indicateur lumineux ou sonore pourra lui indiquer le moment où le moyen d'asservissement 32 aura dirigé le rayonnement lumineux sur le centre de l'orifice 10, indiquant que le dispositif 24 est prêt à métalliser. L'opérateur déclenchera alors la métallisation à l'aide du moyen de déclenchement 34. Cependant, dans un souci d'efficacité et d'automatisation de tâches, le dispositif 24 peut aussi être fixé sur une tête de robot.This device is composed of a device 26 capable of emitting light radiation and spatially coherent. Such radiation is easily mastered, which allows a repetitive metallization of good quality. For example, said radiation may be a laser beam. To generate a laser beam, it is possible to use a fiber laser known in the prior art. This fiber laser has a small footprint, which allows its use in an industrial environment. This advantage is particularly significant because the device 26 can then be used on a panel that has just been manufactured, in its manufacturing environment. It can also be used on a panel already in final assembly, on aircraft. Indeed, it can happen, in final assembly, that a new mass point must be added. In this case, the device being of reduced size, it is easy to use it to add this point of metallization in the environment of an assembly line, without hindering the assembly operations in progress. It is also lower cost compared to other lasers on the market. In addition, the firing powers for the metallization being low, it is not necessary to cool it. This second advantage contributes to making the device 24 easily manageable. The device 24 further comprises a fixing means 28 on the panel. The anchoring of the device 24 on the panel makes it possible to freeze the focal length of the device 26. The device 24 then comes to bear on the panel 2, approximately to the right of the orifice 10. This fixing means 26 must avoid the damage to the panel 2, a vacuum means is advantageously used. This vacuum means is represented in a simplified manner by two suckers 28a and 28b. The number of suction cups required must allow a good quality of fixing of the device 24. In fact, if, by mishandling, the focal length were to be modified, the light radiation would no longer be focused and could either damage the conductive layer 6, or do not put it sufficiently bare, thus degrading the contact between the layer 6 of electrically conductive material and the metal washer (not shown). Thus, the anchoring must be strong enough to prevent the device 26 from moving during the metallization. The suction cups (28a, 28b) are easy to use and contribute to the ease of use of the device 24. The device 24 further comprises a tracking means 30. This means 30 is preferably a camera that films the area surrounding the orifice 10. Using digital processing software known in the state of the art, the images of the film are analyzed and the orifice 10 is detected. The digital processing software can thus easily analyze the collected data to locate the center position of said port 10. A servo means 32 uses information relating to the position of the center of the port 10 to direct the light radiation and focus on said center. Standard means are used to direct said radiation, for example mechanical means. Said servo means 32 uses information relating to the difference in position between the center of the orifice 10 and the light radiation to reset said radiation on said center. The device further comprises a trigger means 34 of the light radiation. This triggering means may, for example, be a push button when the device 24 is used by an operator. The triggering of the radiation by the means 34 will start the metallization according to the defined geometry. Different possibilities of metallization geometry can be envisaged. The light radiation can perform a scanning movement. This scanning movement can be generated by an oscillating system of radiation deflection (not shown in FIG. 3). According to a first variant, this oscillating system may comprise at least two oscillating mirrors, the oscillation of the mirrors being controlled according to the scanning geometry to be produced. A second embodiment consists of an oscillating mirror coupled with a motorized mechanical scanning means. This second variant is more complicated to implement than the first variant but it is also more robust because it requires only one oscillating mirror. The power of the light radiation must be sufficient to expose the conductive layer 6 without damaging it. Such power is advantageously between 10 and 60 Watts. Those skilled in the art will conduct calibration operations to determine what power is needed to expose the layer 6 of electrically conductive material 30 and to metallize the panel, taking into account the protective layer 8. The parameters enabling Such metallization is adapted to the characteristics (thickness, composition for example) of the protective layer 8. As already pointed out above, the metallization method 1 according to the invention can be implemented by an operator. This operator will use the device 24 according to the invention to metallize each pierced hole 10 in the panel 2. Said device being configured to be portable, its handling is easy. The operator will fix the device 24 on the panel 2 by means of the fixing means 28. A light or audible indicator may indicate to him the moment when the servo-control means 32 has directed the light radiation onto the center of the orifice 10, indicating that the device 24 is ready to metallize. The operator will then trigger the metallization using the triggering means 34. However, for the sake of efficiency and task automation, the device 24 may also be attached to a robot head.
L'encombrement du dispositif 24 est particulièrement adapté pour une telle utilisation. Toutes les étapes décrites précédemment sont alors réalisées selon un séquencement décrit dans un programme de machine numérique visant à commander le robot. Dans ce mode de mise en oeuvre, lorsque la position du rayonnement lumineux correspondra au centre de l'orifice 10, le moyen d'asservissement 32 enverra un signal au dispositif 26 apte à émettre ledit rayonnement lumineux pour déclencher la métallisation. Le mouvement du rayonnement lumineux peut être choisi à partir d'un choix fermé de géométrie possible, comme par exemple, un balayage concentrique à partir du centre de l'orifice 10, ou encore un balayage horizontal dont le point initial se trouve au centre dudit orifice. Le mouvement de balayage peut aussi être libre et défini, pour chaque métallisation, par codage par l'opérateur en charge du codage de la machine à commande numérique. Ces différentes possibilités peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention.The size of the device 24 is particularly suitable for such use. All the steps described above are then performed according to a sequencing described in a digital machine program for controlling the robot. In this embodiment, when the position of the light radiation corresponds to the center of the orifice 10, the servo means 32 will send a signal to the device 26 able to emit said light radiation to trigger the metallization. The movement of the light radiation can be chosen from a closed choice of possible geometry, such as, for example, a concentric sweep from the center of the orifice 10, or a horizontal sweep whose initial point is at the center of said orifice. The scanning movement can also be free and defined, for each metallization, by coding by the operator in charge of the coding of the numerically controlled machine. These different possibilities can be envisaged without departing from the scope of the invention.
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2012
- 2012-07-23 FR FR1202081A patent/FR2993484A1/en active Pending
- 2012-10-02 FR FR1202609A patent/FR2993485A1/en active Pending
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Publication number | Publication date |
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FR2993485A1 (en) | 2014-01-24 |
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