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Les petits secrets de la fabrication d'Ariane 6

Ariane 6 est fabriquée de manière horizontale et non plus verticale, afin de créer des flux similaires à ceux d’une ligne d’assemblage aéronautique. ©Aventurier Patrick/ABACA

L'arrivée de l'américain SpaceX a contraint les Européens à mettre en chantier Ariane 6. Le développement du nouveau lanceur a entraîné une réorganisation complète du schéma industriel.

À quelques encablures du gigantesque hall dédié aux Ariane 5 – qui surpasse l’arc de Triomphe à Paris –, le nouveau bâtiment du site d’ArianeGroup aux Mureaux, dans les Yvelines, paraît bien modeste. C’est pourtant dans cette construction achevée il y a moins de deux ans que l'étage principal des nouveaux lanceurs européens Ariane 6 est assemblé.
La raison de cette réduction de taille? La nouvelle fusée, qui doit voler au second semestre 2021, est fabriquée de manière horizontale et non plus verticale afin de créer des flux similaires à ceux d’une ligne d’assemblage automobile ou aéronautique. "Nous avons adopté les mêmes principes de travail que dans les autres grands secteurs industriels, comme Airbus le fait par exemple avec l’A350. Cela permet d’augmenter les cadences de fabrication, de réduire les gaspillages et d’apporter plus de fiabilité. Il y a aussi moins d’anomalies", explique Patrick Bonguet, directeur du programme Ariane 6 chez ArianeGroup. Autre avantage, plus simple: le bâtiment est moins cher à entretenir et à chauffer.

Une répartition géographique

C'est toute la chaîne de production qui a été rationalisée à l’échelle du groupe. Pour Ariane 5, chaque pays apportait sa brique. Désormais, l’organisation repose sur une répartition géographique plus poussée des tâches, avec, par exemple, la réalisation des structures métalliques en Allemagne et des composites en Espagne. L’industriel allemand MTA produit ainsi toutes les viroles (les structures extérieures), ce qui lui permet de faire tourner davantage ses équipements et donc de produire moins cher. Le belge Sabca, qui vient de signer cette semaine le premier contrat d’industrialisation avec ArianeGroup, a lui l’exclusivité des systèmes d’actuation, qui permettent d’orienter la fusée.

40%
Ariane 6 doit être 40% moins chère à fabriquer qu'Ariane 5.

Cette remise à plat du schéma industriel est l’un des éléments mis en œuvre par ArianeGroup et ses partenaires européens pour rendre Ariane 6 moins chère à fabriquer de 40% par rapport son prédécesseur. Car si Ariane 5, conçu à l'origine pour emporter la navette européenne Hermès (qui n'a jamais vu le jour), est le lanceur le plus fiable au monde, il est trop onéreux et n’est plus compétitif par rapport à SpaceX, qui a bouleversé le marché des lancements spatiaux.

L'amélioration de la compétitivité repose par ailleurs sur l’utilisation de nouvelles technologies de fabrication. Un bon exemple: l’isolation des réservoirs centraux embarquant l'hydrogène et l'oxygène liquides d’Ariane 5, qui se fait par un collage... manuel, plaque par plaque! Une opération désormais remplacée sur Ariane 6 par un procédé d’injection nettement plus rapide et plus efficace.

Une première pour l'Europe spatiale

Les techniques de soudage classiques des tôles en aluminium ont pour leur part été évincées par le soudage par friction malaxage, qui fragilise moins les structures. Il s'agit d'une technologie qui consiste à échauffer localement la zone sur laquelle se fait la soudure, pour provoquer un mélange de matière. "C'est la première fois que cette technique, déjà utilisée ailleurs, est appliquée dans le secteur spatial en Europe", fait remarquer Patrick Bonguet. Ce genre de nouveau procédé entraîne néanmoins certaines contraintes: la dalle en béton supportant les assemblages ne pouvait accepter une déformation au sol supérieure à 50 microns sur 40 mètres.

Autre innovation dans le nouveau bâtiment: une salle contiguë spéciale a été créée pour les tests de pression des réservoirs. Protégée par une porte blindée, cette chambre verrait sa paroi extérieure se détacher en cas d'explosion accidentelle, pour éviter la destruction du hall. Pour Ariane 5, ces tests doivent avoir lieu dans un gigantesque puits souterrain.

Des pièces complexes

La remise à plat des procédés est également valable pour l'assemblage du nouveau moteur Vulcain à Vernon, un immense site boisé à trois quarts d'heure des Mureaux. La fabrication additive, très bien adaptée aux produits spatiaux, a fait son entrée sur ces moteurs. L'impression 3D permet de reproduire très rapidement des pièces complexes qui nécessitent des centaines d'heures de travail classique, mais aussi de réaliser des éléments impossibles à façonner autrement. Pour Ariane 6, une dizaine de références ont déjà été qualifiées, dont certains générateurs de gaz sur le moteur ou un système auxiliaire de puissance pour l'étage supérieur.

La fabrication additive, très bien adaptée aux produits spatiaux, a fait son entrée.

Les partenaires d'ArianeGroup ont eux aussi été priés de moderniser leurs procédés de fabrication, seule option possible pour proposer des pièces moins onéreuses. "La baisse de coût demandée a parfois été de 30 %", admet un industriel belge. "Mais cela s'est fait en bonne intelligence avec le donneur d'ordre, dès la conception". Autre compensation: les séries seront plus grandes, puisque Ariane 6 devrait entraîner des cadences de tir plus élevées. Ina Maller, la CEO de Thales Alenia Space Belgium, la société qui fabrique de nombreux équipements électroniques du nouveau lanceur, a ainsi expliqué que son entreprise avait procédé à des innovations dans la chaîne de fabrication, "comme l’utilisation de la réalité augmentée et de nouveaux procédés de stockage de données".

L'étape suivante

Enfin, la maîtrise des coûts d'Ariane 6 s'est faite aussi en multipliant le recours aux composants existants, comme des microprocesseurs utilisés dans d'autres secteurs ou des centrales inertielles dérivées d'avions de ligne. Globalement, à quelques exceptions près, c'est d'ailleurs tout le lanceur qui fait appel à des technologies éprouvées. Mais ArianeGroup prépare déjà les prochaines étapes: une de ses équipes est engagée dans le développement, sur le site de Vernon, du nouveau moteur Prometheus qui doit permettre de diviser par 10 le coût de production par rapport aux moteurs Vulcain 2 actuels. Ce moteur, qui fera appel massivement à l'impression 3D et utilisera du méthane et de l'oxygène, sera réutilisable. Son complément est déjà lui aussi à l'étude: le démonstrateur Themis, destiné à démontrer la faisabilité d'un concept de premier étage récupérable.

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