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Aérospatiale

Problématiques rencontrées lors de nos interventions...

aérospatiale

En raison de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles et de leur faible poids, les pièces en alliages métalliques et en matériaux composites à matrice polymère sont des éléments de choix pour la construction d’aéronefs commerciaux et militaires. La fabrication des composantes engendre des quantités importantes de fumées et de poussières chargées de métaux lourds et de résines; le captage et la collecte des aérocontaminants s’imposent comme un moyen privilégié pour rendre le milieu de travail plus sécuritaire.

Programmes spatiaux – Aviation civile et militaire

L’industrie aérospatiale, sans cesse à l’avant-garde des technologies de pointe, bénéficie d’un large soutien du secteur privé en partenariat avec des institutions publiques. Au fil des ans, plusieurs pays se sont dotés de programmes spatiaux civils. L’administration nationale de l'aéronautique et de l'espace aux États-Unis (national aeronautics and space administration, NASA), l'agence spatiale canadienne (CSA) et l’agence spatiale européenne (ESA) comptent parmi un bon nombre d’organismes voués à la promotion de la recherche et des initiatives liées aux entreprises et à l’industrie dans l’exploration de l’espace. Les programmes administrés par le gouvernement ont pour tâche de favoriser des initiatives à la fois novatrices et concurrentielles à l'échelle mondiale dans les industries liées à la défense dont l’objectif est de fabriquer des aéronefs à la fine pointe de la technologie. Dans la foulée de ces projets gouvernementaux, une multitude d’entreprises conçoivent et développent des outils, des composantes et des engins complexes comme les aéronefs, les drones, les vaisseaux spatiaux et les satellites.

Alliages métalliques et matériaux composites à matrice polymère (CMP)

Les alliages métalliques et les matériaux composites à matrice polymère (CMP) sont des éléments de choix pour la construction d’aéronefs commerciaux et militaires. En raison de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles, à savoir une résistance mécanique et une résilience élevées, et de leur faible poids, ils sont tout désignés pour la construction d’aéronefs, mais entrent aussi dans la fabrication d’objets dans une panoplie d’industries. Bien que les matériaux composites avancés sont au cœur des stratégies adoptées par les grands fabricants dans l'industrie aéronautique, la diminution des coûts d’exploitation au fil des ans a ouvert d’autres marchés pour ce produit novateur. Nous le retrouvons dans le secteur automobile et dans l’industrie du sport, notamment dans les articles haut de gamme pour le golf, le tennis, la pêche et le tir à l’arc.

Dans cette rubrique, nous nous penchons sur la construction aéronautique.

Procédés / sources de contamination et dangers potentiels

Mise en forme des alliages métalliques – Risques pour la santé / sécurité

Des machines à commande numérique (CNC) sont employées pour la coupe, le perçage et la mise en forme des pièces en alliage métallique. L’aluminium, le titane et le béryllium possèdent à la fois un faible poids, une résistance mécanique supérieure et un point de fusion élevé; ce sont tous des critères importants pour un élément structurel (porteur) dans un aéronef. Ces composantes sont habituellement montées en panneaux-sandwich à âme alvéolaire, une technique de fabrication qui améliore la résistance en flexion de la pièce, mais dont le poids ne représente qu’une fraction du poids d’une tôle en métal de même épaisseur.

Des copeaux et des particules très fines en provenance des machines et des tours d’usinage peuvent contaminer le milieu de travail si aucun contrôle n’est mis en place. Le béryllium, par exemple, représente un danger pour la santé des travailleurs; une exposition aux particules, aux fumées et aux brumes des matières à base de béryllium provoque des éruptions cutanées, des maladies et des affections graves aux yeux, aux poumons et aux autres organes vitaux; il est un agent cancérigène selon le CIRC (en anglais, International agency for research on cancer, IARC).

Matériaux composites en feuille / en fil à brins torsadés – Méthode de fabrication

Les matériaux composites à matrice polymère (CMP) sont reconnus pour leurs propriétés exceptionnelles, à savoir une résistance mécanique et une résilience élevées, un faible poids, une bonne tenue à la corrosion et aux températures élevées. Les matériaux composites sont faits à partir de fibres en carbone ou en hydrocarbure, parfois avec des brins ou des particules métalliques; ceux-ci sont liés ensemble à l’aide de résines à polymère afin d’obtenir soit des feuilles ou des fils à brins torsadés (ou bobinés) les uns autour des autres.

Les feuilles stratifiées sont fabriquées dans des moules en métal, en bois ou en plastique à partir de couches minces déposées les unes sur les autres et montées ensemble à l’aide de colles ou d’adhésifs. Elles se retrouvent dans le revêtement des ailes et dans le fuselage des aéronefs.

Les fils ou filaments à brins torsadés (ou bobinés) entrent dans la fabrication des corps à symétrie de révolution, comme un cylindre ou une sphère. En bref, des mèches de fibres enduites (ou injectées) d’une résine à intervalles réguliers sont enroulées autour d’un mandrin, suivi d’un temps pour le durcissement de la résine. C’est un procédé automatisé à commande numérique (CNC) dans lequel des pièces de révolution sont moulées tels un tube, un cône, un réservoir ou un silo. Ces pièces en matériau composite se retrouvent dans l’enveloppe du moteur à fusée, dans le réservoir du carburant et dans les canalisations de ventilation des aéronefs.

Résines dans la fabrication des matériaux composites – Risques cutanés, respiratoires

Une exposition aux fumées et aux poussières de résines en provenance soit des activités de fabrication des matériaux composites ou engendrées en cours de production (par exemple, un sous-produit) constitue un danger potentiel pour le personnel en milieu de travail. Certaines résines présentent un risque de toxicité et pour les voies respiratoires et par absorption cutanée. Les résines thermodurcissables qui entrent dans la fabrication de la plupart des matériaux composites proviennent de sources diverses, à savoir les époxys, les polyuréthanes, les résines phénoliques, les résines aminoplastes, les bismaléimides (BMI, polyimides) et les polyamides.

Les symptômes respiratoires s'aggravent si les résines liquides sont pulvérisées sur des objets ou si elles se volatilisent au contact des objets chauds en cours de traitement à température élevée. Les résines-polyuréthanes présentent des risques de toxicité aiguë et provoquent des irritations oculaires, respiratoires et cutanées. Les résines phénol-formaldéhyde, les résines urée-formol, les bismaléimides (BMI) et les polyamides sont des agents potentiellement cancérigènes; prévoir un renouvellement d'air ou une ventilation suffisante dans les cas de manipulation de ces produits. (OSHA)

Fibres de renforcement dans la matrice de la résine – Réactions cutanées, oculaires et respiratoires

L’ajout de fibres renforce la matrice des résines et améliore sensiblement la résistance mécanique de la pièce finie. Par contre, il y a un risque accru d'exposition aux poussières dans les usines qui fabriquent des fibres ou qui les utilisent dans la production de tissus préimprégnés. La plupart des fibres sont classées comme étant nonrespirables : leur taille les empêche d’atteindre les alvéoles. Ils peuvent, toutefois, provoquer des irritations oculaires, cutanées et respiratoires (notamment dans les voies respiratoires supérieures). (OSHA)

Limites d’exposition

L’usinage et la finition des pièces (après la période de durcissement de la résine) et la réparation de pièces défectueuses comptent parmi les procédés qui engendrent les plus importantes quantités de poussières. Les particules nanométriques ne possèdent qu’une faible quantité de fibres et devraient être classées comme étant respirables. Prévoir une vitesse d’extraction convenable pour le système d’aspiration locale afin de maintenir les concentrations de poussières au-dessous du seuil limite de 15 mg/m3 pour des matières inertes ou nuisibles.

Méthodes de prévention

Aménagement et design du système de collecte des poussières

Des emplacements séparés (ou situés à l’écart) conçus spécifiquement pour les procédés à risque ou encore des enceintes pourvues de systèmes d’aspiration locale (SAL) sont habituellement employés pour contrôler les émissions fugitives de poussières. En raison de la nature et des caractéristiques des aérocontaminants, il faudra peut-être envisager un système de captage, de transport et de collecte taillé sur mesure, avec des dispositifs de protection, pour répondre aux exigences en matière de salubrité et de qualité de l'air, et dans le même temps aux impératifs en matière de santé et de sécurité au travail.

Systèmes d’aspiration locale (SAL) taillés sur mesure

Différents types de procédés ont bénéficié des systèmes Airex pour la collecte des fumées et des poussières. En voici quelques-uns :

  • Meulage et ébavurage des pièces en aluminium
  • Polissage des pièces en aluminium
  • Mise en forme ou la coupe au chalumeau des pièces en titane
  • Trains d’atterrissage – Finition  
  • Ailes d’aéronef – Finition
  • etc

La collecte des poussières d’aluminium : une solution signée Airex

Un cas problème

La découpe et le perçage des pièces en aluminium engendrent des poussières qui, en raison des risques d’incendie et d’explosion, ne peuvent pas être aspirées du milieu environnant avec des systèmes à sec. Les poussières sont « en apparence » non combustibles, toutefois un incendie peut se déclarer si la taille et les concentrations des particules dans l’air ambiant répondent aux critères d’inflammabilité. Si un nuage de poussière se dégage du lieu de travail et se faufile dans un espace clos, une source d’étincelle peut provoquer une déflagration aux conséquences dévastatrices.

Notre remède

En réponse à ce problème, Airex a mis au point un dépoussiéreur par voie humide selon les dispositions NFPA en matière de santé et sécurité au travail. La série de dépoussiéreurs WETREX d’Airex se servent de bassins d’eau pour nettoyer l’air chargé d’aérocontaminants et ainsi retirer de façon sécuritaire les particules d’aluminium : en somme, une solution novatrice, à faible coût et qui ne présente AUCUN risque d’incendie.

  • Evergreen Airlines

    (Luzhu, Taïwan)

    Entreprise d'aviation.

    Table aspirante humide pour le polissage et ponçage d'aluminium au sein du département de maintenance.

  • Barnes Aerospace

    (West Chester, Ohio, États-Unis)

    Fabricant de composantes pour moteurs et cellules d'avions.

    Dépoussiérage humide des procédés de finition pour les pièces en aluminium et titane.

  • Kennametal

    (John Town, Pennsylvanie, États-Unis)

    Fournisseur d'outils et matériaux industriels.

    Station de dépoussiérage pour la captation de poussière de tungstène et carbure métallique.

  • Reading Alloy

    (Reading, Pennsylvanie, États-Unis)

    Producteur d'alliages spéciaux et des produits à partir de poudres métalliques.

    Récupération de la poussière de métal par dépoussiérage humide pour les industries aérospatiales.

  • Rineco

    (Allentown, Pennsylvanie, États-Unis)

    Dépoussiérage humide des procédés de transformation de l’aluminium.

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