Mécanique industrielle

Commission
Mécanique industrielle
1820
entreprises cotisantes pour la profession Mécanique industrielle
et machines spéciales.
Commission : Mécanique Industrielle.
Président : Olivier Martin – Directeur R&D de Mécachrome.
0
Chargé de profession : Marcel Palleau.
Membres de la commission : 23 industriels et 1 représentant du syndicat Amics-E&Pi
(Christian Guérin).
Budget 2010 : 840 K€.
Comité programme : Filière Usinage regroupant les professions Mécanique industrielle Moulistes - Outillage, outillage pour machines - Machines-Outils et productique.
5
Résultats globaux
19 projets gérés en 2010 dont 3 initiés dans l’année.
Types de projets :
- R&D (Centres de Tournage-Fraisage, UGV 5 axes, Forage Grande Vitesse Vibratoire, Validation de solutions innovantes vues au
travers de la Veille, etc.) ;
10
- produits, Fiches conseils, Guides (Cetim TechniQuote, Guide d’aide au choix d’une GPAO, Fiches d’usinage, Modus operandi
Contrôle par vision, etc.).
7 Thématiques prioritaires du Comité Programme :
- veille technologique ;
- assurer la conformité des pièces usinées ;
- surveillance des électro-broches ;
15
- forage grande vitesse vibratoire ;
- usinage à lubrification raisonnée ;
- résolution des problèmes vibratoires en UGV ;
- plate-forme partagée UGV 5 axes.
Quelques résultats d’actions en 2010
E PLATE-FORME UGV 5 axes PARTAGÉE AU CETIM À SAINT-ÉTIENNE
Cette plate-forme entre dans le cadre d’un « grand projet » du Cetim associant industriels partenaires et professions. Objectif :
faire la démonstration du partage de l’investissement de ce type de moyen de haute technologie (UGV 5 axes) par plusieurs
entreprises pour une production partagée afin de diminuer les coûts d’investissement. Huit industriels de trois professions ont
ainsi été partenaires du projet : quatre entreprises du secteur de la mécanique de précision, trois entreprises du secteur médical,
une entreprise mouliste. Ces entreprises ont acheté une capacité d’heures machine pour pouvoir réaliser individuellement leurs
pièces. Le Cetim leur a apporté notamment son aide pour monter en compétence sur cette technologie. Par ailleurs, le Cetim a
acheté 25 % des heures d’utilisation machine afin de réaliser des actions de R&D pour trois professions (action transversale) :
Mécanique industrielle, Moulistes et Forge.
0
Les travaux pour ces actions de R&D ont consisté à :
- en fonction des matériaux usinés, caractériser des outils coupants, conditions de coupe et stratégies d’usinage ;
- rechercher des solutions existantes pour le pilotage de machines à distance ;
- définir les outils et méthodes de contrôle, mesure et calibration pour la reprise de « bruts » en usinage (bruts obtenus par fusion
laser, par fonderie, par forgeage, etc.).
Valorisation Un premier cédérom « BD 5X », diffusé lors de la Journée Transfert « Filière Usinage » du 28 avril 2010, capitalise
les travaux des deux premiers items ci-dessus.
Un second cédérom de capitalisation des travaux sur la reprise de bruts sera disponible au second semestre 2011.
E USINAGE DES MATÉRIAUX COMPOSITES
5
10
La crise des matières premières et la course aux économies d’énergie ont fortement contribué à l’augmentation de l’utilisation
des matières synthétiques renforcées. Ainsi, il n’aura fallu que deux ans, pour que leur volume augmente de 50 %. De plus,
certaines entreprises traditionnellement spécialisées dans les matériaux métalliques ajoutent progressivement une activité
dans les composites. Les grands groupes en ont d’ailleurs fait leur apanage… De fait, les volumes à produire créent un besoin
de sous-traitance vers les PME et les PMI. Elles doivent alors faire face à un enjeu de taille : maîtriser leur mise en œuvre de
la fabrication à la finition. Aujourd’hui, toute pièce en composite nécessite une reprise par enlèvement de matière (ébavurage,
détourage, perçage…). En 2010, dans la continuité des travaux de R&D effectués sur ce thème, le Cetim a élaboré une formation
à l’usage des PME et des PMI qui auront donc ces opérations d’enlèvement de matière à réaliser sur des pièces composites. Cette
formation permet de faire le point sur les différentes méthodes d’obtention des pièces composites et, en conséquence, des moyens
les mieux appropriés pour les traiter en usinage. L’accent a été mis également sur les différentes matières, thermodurcissable et
thermoplastique, les outils particuliers et leurs conditions de coupe ainsi que sur l’environnement à mettre en place : machine,
robot et équipements particuliers.
Cette nouvelle formation inclut de nombreux travaux pratiques sur machine qui illustrent les différents cas de figures rencontrés
en milieu industriel.
Valorisation Stage de 2,5 jours avec une première session programmée en mars 2011 et ouvrage de la collection Performances
en cours d’édition.
15
E DÉVELOPPEMENT DU LOGICIEL D’AIDE AU CHIFFRAGE de PIÈCES USINÉES
L’année 2010 a permis de transformer le système de chiffrage « CETIM DEVIS USINAGE » en une version commercialisée sous le
nom de Cetim TechniQuote. Ce logiciel a été porté sur le système d’exploitation Microsoft Seven. Il intègre un module de reconnaissance des entités de tournage-fraisage à partir d’un modèle CAO 3D qui optimise, de façon très significative, le processus de
chiffrage des temps et des coûts de fabrication.
2
Tirant les enseignements des tests réalisés sur plus de 100 pièces industrielles, l’ergonomie du module de reconnaissance a été
retravaillée pour une meilleure fluidité du processus de travail, et de nombreuses améliorations ont été apportées dans l’interprétation des fichiers CAO. Ainsi, le module permet de mieux prendre en compte les pièces issues de bruts préformés que l’on
dispose ou non d’un modèle CAO du brut. Les logements complexes sont par ailleurs mieux interprétés, le contrôle des propositions
automatiques de séquences opératoires est facilité, etc. La reconnaissance peut être automatique ou assistée, globale ou locale,
sélective ou non sélective vis-à-vis des types d’entités à reconnaître. De plus, l’utilisateur peut interroger le modèle CAO sur les
propriétés de ses entités géométriques et les injecter interactivement dans des opérations d’usinage.
À signaler un nouveau mode de chiffrage très flexible pour les pièces fraisées complexes issues de bruts quelconques ; il fonctionne
avec ou sans reconnaissance des entités d’usinage depuis un fichier CAO.
Un module de conversion de formats CAO a été intégré pour permettre la prise en compte des principaux formats CAO du marché.
Valorisation Mise à disposition du nouveau logiciel Cetim TechniQuote. Les manuels utilisateurs et supports de formation ont
été refondus pour refléter toutes les nouveautés décrites ci-dessus.
0
E RÉSOLUTION DES PROBLÈMES VIBRATOIRES EN UGV
L’UGV a déjà conquis de nombreux secteurs et domaines d’activités comme l’aéronautique, l’automobile, les outillages de formes
complexes (moules, etc.). Toutefois, cette technologie peut générer des problèmes vibratoires souvent dus à une combinaison
d’outils coupants avec de grands élancements et des vitesses de rotation élevées. Des solutions apparaissent pour supprimer ces
vibrations, mais il est difficile d’appréhender les conséquences de leur application, par exemple sur la durée de vie des roulements
de broche. D’autre part, il peut exister dans le volume de travail de la machine des zones où ces solutions ne sont pas utilisables.
Cette action a pour but de mieux connaître, voire prédire, ces problèmes vibratoires et d’étudier les solutions existantes pour les
supprimer voire, dans la mesure du possible, les éviter en amont. En effet, souvent un choix judicieux de l’outil coupant, de son
attachement, de la stratégie d’usinage à utiliser, permet d’éviter des vibrations lors de l’usinage.
5
Valorisation Guide méthodologique vulgarisé, permettant d’avoir une compréhension globale de la problématique des vibrations
d’usinage et de diagnostiquer le processus d’usinage afin d’identifier des voies d’amélioration.
Quelques actions sur 2011
E PROJET APPLICATIF : FORAGE À GRANDE VITESSE VIBRATOIRE – FGVV
10
15
La technique de forage vibratoire est un développement récent basé sur l’exploitation de vibrations générées, par des conditions
de coupe appropriées, au niveau du porte-outil d’une unité de perçage pour fragmenter le copeau, en faciliter l’évacuation, et donc
se passer de la lubrification. Le procédé permet ainsi de cumuler des gains de productivité en perçage et forage, et de s’inscrire
dans les procédés de fabrication propres.
Le projet applicatif s’articule autour de plusieurs items :
- industrialiser un nouveau procédé de perçage innovant, productif, écologique pour des applications concernant l’acier, l’aluminium et l’inox ;
- étendre le procédé au décolletage (outil fixe, pièce mobile) ;
- exploiter la simulation et la mécatronique pour l’optimisation et le contrôle en production ;
- structurer la diffusion de la technologie.
Il rassemble quatorze partenaires industriels, deux centres techniques industriels (Cetim et CTDec), trois écoles d’ingénieurs et
une plate-forme de travail collaboratif pour une durée de quatre ans (2008 à 2011).
Trois professions du comité programme « Filière usinage » sont intéressées par ce projet : Mécanique industrielle, Moulistes et
Outils coupants.
En 2011 les travaux porteront sur :
- la finalisation des géométries, des substrats et des revêtements d’outils spécifiques au forage à grande vitesse vibratoire ;
- l’instrumentation de la surveillance du foret, par une approche mécatronique avancée ;
3
- la création de la structure d’exploitation prévue dans l’accord de consortium et destinée à permettre la diffusion des livrables
du projet au travers d’un accord de commercialisation.
Valorisation À l’issue du projet, un accord de commercialisation avec les partenaires définira les modalités de diffusion du kit
industriel de forage : porte-outils, géométries et revêtements d’outils recommandés, logiciel de simulation, instrumentation de
la surveillance du foret.
E ASSURER LA CONFORMITÉ DES PIÈCES USINÉES
0
5
En 2009, le comité programme « Filière usinage » a décidé d’engager une action transversale sur la thématique « Assurer la
conformité des pièces usinées ». Cette action comporte quatre volets dans le domaine du fraisage 3 à 5 axes.
1 - aide au choix de la Machine-outil,
2 - influence du procédé d’usinage,
3 - contrôle in situ,
4 - métrologie.
Les travaux relatifs au volet Machine-outil ont été réalisés en 2010. Ainsi, 2011 sera consacrée à la finalisation des travaux engagés
sur le volet Métrologie par la mise en place d’une formation transversale des services bureau d’étude, méthodes, contrôle-qualité
pour aboutir à cette conformité. Par ailleurs, les travaux du volet Contrôle in situ seront également engagés avec l’objectif de :
- définir les technologies disponibles pour le contrôle sur machine (contact, sans contact ; contrôle des outils ; contrôle de la
pièce) ;
- analyser les incertitudes de mesure avec des méthodes embarquées et hors machine ;
- définir les avantages et inconvénients (et risques) des méthodes embarquées et hors machine (précision, temps, flux, coût développement des programmes de contrôle, montages…, indicateurs qualité) ;
- analyser l’impact sur la déclaration de conformité du produit.
Ces travaux permettront de définir les critères nécessaires aux services méthodes, pour orienter leurs choix entre des contrôles
embarqués et contrôles hors machine en vue d’optimiser la productivité et la qualité.
Valorisation Pour le volet Machine-outil : « Guide de réception et de suivi d’une machine dans le temps » à paraître prochainement dans la collection Performances.
Pour le volet Métrologie : ensemble de fiches pouvant être utilisé seul ou accompagné d’une formation.
Pour le volet Contrôle in situ : édition d’un ouvrage de la collection Performances sur le « Contrôle embarqué de pièce produites
sur machine 5 axes ».
E PLATE-FORME CENTRE DE TOURNAGE-FRAISAGE PARTAGÉE AU CETIM À SAINT-ÉTIENNE
15
Un euphémisme : l’usinage de pièces de mécanique nécessite souvent de nombreuses opérations de fraisage, de tournage, d’opérations axiales (perçage, …). Cette réalité a cependant un impact comme l’utilisation de machines différentes (tours, fraiseuses,
etc.). Et aussi, sur une même machine, la réalisation de plusieurs montages d’usinage.
Début 2011, le Cetim a mis en place une plate-forme équipée d’un centre de Tournage-Fraisage combiné.
L’utilisation d’un tel équipement permet :
- des gains sur les temps de cycle ; en effet, toutes les opérations d’usinage sont réalisées sur la même machine ;
- des gains sur le nombre d’outils utilisés ;
- une qualité et une précision augmentées notamment par la prise de pièce en une seule fois.
Cette plate-forme entre dans le cadre d’un projet associant industriels partenaires et professions. L’un des objectifs de cette
action est de réaliser un projet pilote montrant la possibilité pour des entreprises d’investir à plusieurs dans un moyen de haute
technologie pour une production partagée afin de diminuer les coûts d’investissement. Pour ce faire, des industriels vont acheter
une capacité d’heures machine pour pouvoir réaliser individuellement leurs pièces (notion de plate-forme pour une production
partagée). Le Cetim pourra ainsi accompagner les industriels dans leur montée en compétences sur cette nouvelle technologie.
Par ailleurs, le Cetim utilisera environ 25 % des heures machine afin de réaliser des actions de R&D pour plusieurs professions
directement impactées par cette technologie, comme les professions de la Mécanique industrielle, du Médical, de la Forge, etc.
4
1103-023
10