End-of-Life Efficient Disassembly of Complex Structures Using Product and Process Focused Approach

Sustainable decommissioning of aircraft with a high content of metallic and non-metallic components is becoming an urgent issue in today's aviation industry. Airframe disassembly, as a principal step in this procedure, has always been a challenge in terms of the required effort and regained values. This process has historically appeared to be economically costly, socially unviable, and not necessarily environmentally benign. Literature indicates that, unlike entirely destructive and totally non-destructive techniques, semi-destructive disassembly may bring significant benefits. However, despite their use in a wide variety of applications, there are currently no feasible solutions on how to measure the associated physical difficulties and required efforts without any dependencies on expert views or filling out spreadsheet-like forms. The purpose of this dissertation is then to develop a multiple-variable model in order to determine the performance of each disassembly operation prior to the physical work. The model could accurately evaluate the disassembly easiness of an airframe quantitatively incorporating both product and process features. There are various driving factors in each of these categories (i.e., process and product features) that failing to appropriately address them could result in either significant economic loss, environmental and/or social inconvenience. The methodology used in this study is one of the first investigations in this field, known as a Multivariable Disassembly Evaluator (MDE). It explores 1- time; 2- difficulty; and 3- material compatibility of the airframe parts/modules to ensure that the defined disassembly strategies meet technical, economic and environmental objectives. A horizontal stabilizer of Bombardier CRJ series was selected as a case study to provide a detailed vision of disassembly evaluating the suitability and effectiveness of the proposed approach. The experimental investigations are based upon the real disassembly works for over two years, aircraft maintenance documentation analysis and discussions with technical domain specialists. The findings demonstrated that the proposed method is easier to fulfil, faster and allows the user to gain more recovery than other current approaches. These advantages should make an important contribution to the field of airframe disassembly since they can be readily used by disassembly sites, aircraft owners and manufacturers.

Résumé

Le démantèlement durable des avions, contenant un nombre élevé de composants métalliques et non métalliques, devient, de nos jours, un problème de plus en plus urgent dans l'industrie aéronautique. Le désassemblage de la structure, en tant que principale tâche de cette procédure, a toujours été un défi considérable que ce soit en matière d'efforts requis qu'en termes de valeur économique apportée. Ce processus est, depuis toujours, apparu comme un service couteux et pas forcément écologique. La revue de la littérature indique que le désassemblage semi-destructif a des bénéfices significatifs contrairement à la destruction totale voir la non-destruction des appareils. Malgré un grand champ d'applications, à l'heure actuelle, il n'existe aucun moyen d'évaluer, indépendamment d'estimations subjectives, quantitativement l'effort nécessaire pour appliquer une telle méthode sur des structures métalliques complexes telles que celles d'un avion. Le but de cette thèse est donc, de développer une échelle d'évaluation à multiples variables afin de déterminer la performance de chaque opération avant de commencer le travail matériel. Ce modèle serait capable d'évaluer la facilité de désassembler la structure, et ce de manière quantitative, incorporant les aspects relatifs au produit ainsi qu'au procédé. Dans chacune de ces deux catégories (c'est à dire produit et procédé), différents facteurs déterminants, peuvent amener à un résultat économique, environnemental et /ou social décevant, s'ils ne sont pas pris en considération. C'est pourquoi cette méthode explore divers facteurs tels que le temps, la difficulté, la compatibilité des matériaux utilisés dans les pièces/modules de la structure afin que la stratégie choisie corresponde aux objectifs techniques, économiques, et environnementaux. Dans cette étude de cas, un stabilisateur horizontal provenant d'un appareil Bombardier CRJ series a été sélectionné afin d'évaluer la pertinence et l'efficacité de l'approche proposée. La partie expérimentale s'est appuyée sur des travaux pratiques de désassemblage établis sur une période de plus de deux ans, des analyses des documents de maintenance appartenant à cet avion, ainsi que des entretiens avec des spécialistes de ce domaine. Les résultats ont démontré que l'approche proposée est à la fois facilement réalisable, plus rapide et permet une meilleure récupération des matériaux en comparaison avec d'autres méthodes. Enfin, avec de tels avantages, ce procédé apporte une importante contribution dans le domaine du désassemblage de la structure puisqu'il est aisément exploitable par les sites de désassemblage, pour les fabricants et propriétaires d'avions.