Système ORTZ
Piscine siège des Jeux Méditerranéens
Notre système structurel ORTZ pour la construction de structures spatiales est composé essentiellement de deux types d'éléments : des nœuds et des barres.
Le nœud est une pièce sphérique équipée d'une série de trous filetés alignés avec les directions des barres qui y convergent. Les possibilités de direction des barres sont pratiquement illimitées, limitées uniquement par l'angle minimal que deux barres adjacentes doivent maintenir pour éviter toute interférence.
Les barres sont tubulaires et comportent des manchons coniques soudés à leurs extrémités. Ces manchons présentent des trous axiaux traversés par des boulons spécialement conçus avec deux filets opposés, séparés par une surface tronconique. Cette surface, une fois assemblée, repose sur la partie extérieure des sphères. Le double filet permet, par un seul mouvement de vissage, d'assurer le serrage de la sphère au boulon ainsi que celui du boulon à la barre via des écrous logés dans la partie de plus grand diamètre du boulon. Ces écrous servent également de système de verrouillage pour éviter que l'union ne se desserre à cause des vibrations éventuelles.
Ce système permet au boulon de se rétracter à l'intérieur de la barre, ce qui facilite l'assemblage et le démontage sans modifier les positions relatives des deux sphères qu'il connecte, même lorsqu'elles sont déjà en position finale. Cela confère une flexibilité exceptionnelle au processus de montage du réseau spatial et simplifie le remplacement éventuel des barres endommagées.
Un des principaux objectifs de ce design a été d'obtenir un système à haute rigidité axiale, minimisant les discontinuités inévitables des performances des connexions boulonnées. Cela a été rendu possible grâce à la conception particulière des boulons et à l'utilisation de sphères solides monoblocs.
Un autre objectif atteint est un comportement équilibré entre traction et compression, avec une bonne proportionnalité entre charges et déformations dans les limites de charge de travail. Cela permet de maintenir les calculs structurels dans le domaine élastique linéaire avec une grande fiabilité des résultats obtenus.
Processus de Fabrication
Le processus de fabrication des maillages spatiaux utilisant le système ORTZ comprend les opérations suivantes :
- Fabrication des barres
- Usinage des manchons coniques.
- Assemblage des extrémités des barres.
- Découpe des tubes.
- Soudage des tubes aux manchons coniques.
- Peinture des barres avec polymérisation au four (opération sous-traitée).
- Marquage et classification pour l’expédition. - Fabrication des sphères
- Usinage : perçage et filetage des trous.
- Préparation de surface et peinture.
- Classification et préparation pour l’expédition.
Comme particularité du système de fabrication des barres, il convient de noter que le processus de soudage est réalisé après un positionnement préalable des extrémités sur le banc de la machine à souder. L'écart entre les vis des extrémités est défini par ce positionnement et non par l'accumulation des dimensions des éléments intermédiaires : vis, manchons coniques et tube. Ce système évite l'accumulation des erreurs dimensionnelles des éléments mentionnés et permet des marges de tolérance très étroites dans la fabrication des barres, principalement dues aux variations du processus de soudage.
Ce processus est réalisé dans une installation automatique sous atmosphère de gaz protecteur. Cette installation est équipée d'un positionneur commandé par un système CNC, qui détermine automatiquement la longueur réelle de la barre, et sa séquence est établie à partir des listes générées par l'ordinateur.
Ce système de fabrication garantit une tolérance dimensionnelle de 0,3 mm sur la longueur des barres.
En ce qui concerne l'usinage des trous filetés des sphères, il est effectué sur une machine spécialement conçue à cet effet. Il s'agit d'une machine CNC qui peut être programmée manuellement, mais qui fonctionne généralement intégrée dans un système CAD-CAM. Cette machine reçoit les informations codées directement de l'ordinateur de calcul ou via des disquettes contenant les données à introduire dans le système CNC.
L'opérateur se limite à alimenter les pièces brutes et à charger les programmes CNC. La machine effectue successivement les opérations de perçage, de fraisage et de filetage des trous, repositionnant la pièce pour chaque trou et réalisant automatiquement les changements d'outils.
En définitive, le système de production ne dépend pas du contrôle direct des opérateurs. Les paramètres de fabrication ne sont pas transmis à l'atelier par des plans de construction, mais via des supports numériques (disquettes ou câbles) en codes directement interprétables par les unités de production.
Protection de surface
Il existe différentes options de protection pour les barres, le choix du système à appliquer étant déterminé par le client dans chaque cas. Cependant, la solution la plus courante pour ce type de structure consiste en une peinture à base de résines époxy ou polyester, appliquées sous forme de poudre par voie électrostatique et polymérisées au four, avec une épaisseur de couche solide d’au moins 60 microns. Ce traitement est précédé d’une préparation de surface qui inclut, au minimum, un dégraissage et un phosphatage si aucune trace de rouille n’est présente, ou un nettoyage mécanique par brossage ou grenaillage en cas de présence de rouille. Le grenaillage peut également être appliqué même en l’absence de rouille pour améliorer l’adhérence de la couche de peinture, si les conditions particulières le justifient.
Dans les cas où une protection accrue est requise, un pré-galvanisage électrolytique peut être réalisé pour offrir une garantie supplémentaire. Lorsque la structure doit être exposée à un environnement particulièrement corrosif, un système peut être appliqué pour garantir l’étanchéité absolue de l’intérieur des barres, sans introduire de flexibilité supplémentaire notable dans l’ensemble.
En ce qui concerne les sphères, des procédures similaires de polymérisation au four sont généralement appliquées. Pour les sphères de grands diamètres, en raison de leur épaisseur élevée, ces traitements peuvent parfois poser problème. Dans ces cas, un grenaillage est réalisé, suivi de l’application d’une couche d’apprêt et de deux couches de finition avec des peintures au caoutchouc chloré ou époxy.
Dans tous les cas, le traitement de surface de la structure n’est pas intrinsèque au système ORTZ et doit être convenu avec le client pour chaque projet.
Controles
Dans la fabrication des composants des structures spatiales réalisées avec le système ORTZ, deux types de contrôles sont appliqués :
- Contrôles à la réception des matériaux.
- Contrôles de fabrication interne.
Les contrôles du premier groupe peuvent être subdivisés en :
- Contrôles dimensionnels et visuels, réalisés dans nos ateliers, ainsi que certains contrôles métallurgiques, comme les tests de dureté, etc.
- Contrôles métallurgiques plus complexes (analyses métallographiques, radiographies, etc.), sous-traités à des laboratoires spécialisés, principalement aux laboratoires des centres INASMET et CEIT.
Les aspects spécifiques liés aux caractéristiques contrôlées pour chaque composant, sous-ensemble ou pièce finie du système sont détaillés dans les Normes de Contrôle de Qualité et les protocoles de contrôle développés spécifiquement pour ce processus de fabrication.
