Machines-outils et Productique

Commission
Machines-outils
et Productique
Commission : Machines-outils et Productique.
Président : Jean-Pierre Nicaise – Directeur de Division Machines de Cinetic-Machining.
Chargé de profession : Marcel Palleau.
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Membres de la commission : 16 industriels et un représentant du syndicat Symop
(Nicolas Parascandolo).
Comité programme : Filière Usinage regroupant les professions Mécanique industrielle Moulistes - outils coupants - Machines-Outils et productique.
Collaboration entre industriels et le Cetim, les Comités programme doivent optimiser les
moyens consacrés à la R&D en fédérant les thèmes communs à plusieurs commissions
professionnelles.
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Résultats globaux
16 projets gérés en 2011 dont 2 initiés dans l’année.
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Types de projets :
- suivi et veille de la normalisation (norme électrique NFPA’79, sécurité robotique EN ISO 10218-1, sécurité des machines et leur
environnement…),
- R&D (impact des lois de mouvement, conception fiabiliste, consommation d’énergie des machines-outils,…).
4 Thématiques prioritaires du Comité Programme :
- veille technologique,
- assurer la conformité des pièces usinées,
- forage grande vitesse vibratoire, avec vibrations forcées,
- usinage à lubrification raisonnée.
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Technologies prioritaires 2015 en mécanique
Dans le prolongement de l’exercice Technologies Clés 2015 pour l’industrie française du ministère de l’Industrie, la FIM et le Cetim,
en partenariat avec le Cetiat, l’Institut de soudure et le LRCCP, ont identifié 41 technologies prioritaires pour les entreprises de
mécanique à l’horizon 2015. Ces technologies qui font ou feront la différence demain sont compilées sous forme de fiches et
sont consultables sur le cetim.fr.
Sélection du Comité programme :
• Gestion de l’information stratégique de l’entreprise, intégration du facteur humain, usines du développement durable
et éco-fabrication, usinage écologique, alliages légers et de titane, intégration des robots en production, usinage hautes
performances, fabrication directe de pièces par procédés additifs, micro-fabrication, systèmes de production agiles et
adaptatifs, capteurs autonomes et communicants, commande et contrôle avancés, conception pour le montage et démontage,
conception de produits fiables et sûrs, méthodes innovantes de conception, simulation et optimisation numérique produit
ou procédé, spécification géométrique des produits, surveillance en continu, techniques avancées de CND, télésurveillance
et pilotage à distance.
Quelques résultats d’actions finalisées en 2011
E UTILISATION DU LOGICIEL SIStema
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Cette action concerne le logiciel SIStema développé par le BGIA (institut allemand, devenu IFA). Cet outil est un logiciel d’aide à
la conception des circuits de commande relatifs à la sécurité (selon le référentiel normatif EN ISO 13849-1). Il intègre des bases
de données transmises par les fournisseurs de composants de sécurité, permet d’automatiser le calcul et de rappeler les grandes
lignes de la norme.
Une première étape d’évaluation a permis de déterminer l’apport de cet outil pour la profession, avec ses avantages et ses
inconvénients.
Un tour d’horizon des autres logiciels disponibles effectuant le même travail a aussi été réalisé. Des discussions auprès de l’IFA
ont permis de valider un accord sur la traduction afin de mettre ce logiciel à disposition des fabricants français de machines.
En 2010, une réunion de présentation de la version traduite du logiciel SIStema à un panel de constructeurs a permis de faire le
point sur les exemples que ceux-ci souhaitaient voir traités avec cet outil. La version traduite de SIStema en Français a été rendue
disponible sur le site d’IFA.
En 2011, le Cetim a effectué les travaux relatifs aux exemples définis en 2010. Il a poursuivi l’action de suivi de traduction du
logiciel SIStema en fonction des nouvelles versions. Il a finalisé les travaux visant à fournir des exemples sous SIStema et sur des
fonctions de sécurité validées avec la norme ISO EN 13849. Une réunion de restitution des exemples traités a été organisée, dans
le but de vérifier la satisfaction des besoins des industriels.
Valorisation Mise à disposition gratuite du logiciel traduit en français sur le site de l’IFA : http://www.dguv.de/ifa/en/pra/
softwa/sistema/index.jsp.
E CONCEPTION FIABILISTE DES MACHINES-OUTILS
« L’optimisation de la fiabilité des machines-outils en conception » : un enjeu pour les industriels de la profession ! En effet, les
résultats d’une enquête de besoins, auprès de la profession Machines-outils et Productique, ont montré un intérêt grandissant
pour les outils et les méthodes permettant de concevoir des machines plus fiables et d’en maîtriser les défaillances.
Les méthodes et les techniques de sûreté de fonctionnement sont au cœur de cette problématique. Ces disciplines intègrent la
fiabilité, la disponibilité, la maintenabilité et la sécurité.
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Les entretiens réalisés avec les industriels à l’occasion de cette enquête mettent en avant trois points :
- homogénéiser la terminologie utilisée,
- proposer un outil simple permettant l’évaluation de la disponibilité prévisionnelle en phase de conception,
- établir les pistes de solutions permettant d’améliorer la disponibilité des machines-outils.
En 2011, un outil permettant l’évaluation de la disponibilité prévisionnelle basé sur la méthode tabulaire et un outil de décision
basé sur l’estimation du coût du cycle de vie (CCV) mettant en œuvre un modèle analytique, le tout couplé à une base de données
fiabilité ont été fournis (logiciel CETIM-LEDMA).
Le descriptif des solutions d’amélioration de la disponibilité exploitant les possibilités des technologies d’automatisme a été livré.
Valorisation Résultats de l’étude retranscrits au travers d’un ouvrage de la collection Performances (site cetim.fr, rubrique
Mécathèque) et outil logiciel CETIM-LEDMA.
E CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL POUR L’ACHAT DE COMPOSANTS
Quel peut être le cahier des charges fonctionnel type, pour mieux appréhender les besoins et limiter ainsi les risques de mauvaises
prises en compte des exigences, non ou mal explicitées ? Les membres de la commission ont ainsi chargé le Cetim de répondre
à cette question en apportant aux industriels de la profession une trame type.
À partir d’exemples fournis par quatre industriels, une trame vierge d’expression fonctionnelle du besoin a été réalisée. Cette
version a été appliquée pour un cahier des charges fonctionnel relatif à un sous-ensemble d’électro-broche.
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Un document a été envoyé à tous les membres de la commission, constitué de la trame vierge de l’expression fonctionnelle du
besoin, du cahier des charges fonctionnel de ce sous-ensemble, d’une présentation pédagogique sur l’analyse fonctionnelle et
d’une note d’instruction explicative technique.
Un entretien téléphonique à été réalisé pour recueillir l’avis des industriels de la profession et fournir des explications complémentaires.
Les industriels ont confirmé leur intérêt pour la démarche réalisée et les outils mis à disposition.
Valorisation Fourniture de la trame vierge du document « Expression fonctionnelle du besoin », du cahier des charges
fonctionnel de l’exemple concernant l’électro-broche, d’un document pédagogique sur l’analyse fonctionnelle et d’une notice
technique explicative.
Actions se poursuivant en 2012
E AVIBUS : ASSISTANCE VIBRATOIRE AU PERÇAGE PAR ACTIONNEURS PIÉZO-ÉLECTRIQUES
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Ce projet fait suite aux travaux développés dans le cadre du projet applicatif FGVV (Forage grande vitesse vibratoire). AVIBUS
est une déclinaison de la technologie du perçage assisté par vibrations à des applications aéronautiques. Le projet a été labellisé
par les pôles aéronautiques (Aerospace Valley, ASTech et Pegase), et réunit un consortium de donneurs d’ordres aéronautiques,
de fournisseurs d’outils, de machines-outils,… et le Cetim. La finalité du projet est de développer un porte-outil permettant de
percer des empilages multi-matériaux spécifiques à l’aéronautique avec l’appui de vibrations générées dans le porte-outil par un
actionneur piézo-électrique ou magnéto-strictif. La filière usinage est directement impliquée à travers les professions la constituant,
en particulier : Mécanique industrielle, Moulistes, Machines-outils et productique, et Outils coupants.
Le coordinateur de ce projet est le Cetim et sa durée de janvier 2010 à mars 2013.
Les travaux 2011 ont concerné deux aspects développés en parallèle :
- la maîtrise du processus, avec le développement de moyens d’expérimentation permettant d’étudier et d’optimiser les
paramètres du procédé. Cette phase d’expérimentation a été couplée à une phase de modélisation et de simulation,
- le développement technologique des composants des systèmes mécatroniques, à savoir les actionneurs, les capteurs,
l’électronique de puissance, les moyens de transmission d’énergie ainsi que le module de contrôle-commande et interface.
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Ainsi, deux porte-outils ont été fabriqués : l’un pour l’application de forte puissance (pour centre d’usinage) et l’autre pour
l’application miniaturisée (embarquée sur un robot).
L’objectif en 2012 sera l’intégration technologique des deux porte-outils en situation réelle (un sur robot et l’autre sur centre
d’usinage) et la validation sur des cas d’application.
Valorisation À l’issue du projet deux porte-outils seront intégrables et opérationnels : l’un pour l’application forte puissance
(centre d’usinage) et l’autre pour l’application miniaturisée (embarquée sur un robot).
E EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES MACHINES-OUTILS, DIRECTIVE EuP
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Le Cecimo (Syndicat européen des constructeurs de machines-outils) a engagé une étude au niveau européen sur la consommation
d’énergie des machines-outils.
Pour ce faire, un groupe de travail a été mis en place afin de :
- structurer des données liées à la consommation d’énergie des machines-outils. À ce jour, les résultats d’études réalisées par
des organismes indépendants sont pris comme référence alors qu’ils sont défavorables aux machines-outils. L’objet est de
mettre en place des indicateurs pour évaluer les différentes consommations d’énergie des machines-outils en fonction de
leur utilisation (phase d’utilisation, de maintenance, etc.),
- définir un ou plusieurs projets afin de mettre en place des moyens contribuant à diminuer les consommations d’énergie des
machines-outils.
La commission Machines-outils et productique du 15 octobre 2008 avait confirmé l’importance du sujet et avait demandé qu’un
dossier d’instruction soit ouvert afin de définir précisément le programme de travail à réaliser. Les résultats de celui-ci ont conduit
la commission à demander au Cetim d’assurer un suivi permanent des travaux du groupe de travail du Cecimo avec une restitution
régulière auprès de la profession et une alerte en cas de dérive ou de problème impactant la profession.
En 2011, la veille sur les travaux en cours a été poursuivie au niveau européen (étude préparatoire commanditée par la Commission
européenne sur l’éco-conception des machines-outils en application de la directive 2009-125/CE) et international (projet de norme
ISO 14955 sur l’évaluation environnementale des machines-outils). Par ailleurs, un accompagnement a été effectué au niveau des
travaux des industriels français sur ce thème.
En 2012, la veille se poursuit.
Par ailleurs, le Cetim accompagnera les travaux des industriels français sur ce thème, notamment s’ils décident de travailler sur
des protocoles et des essais d’évaluation des performances de leurs machines.
Valorisation Restitution auprès de la profession par une synthèse régulière des travaux du groupe de travail du Cecimo.
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E STRUCTURES ALLÉGÉES
Comme dans beaucoup de secteurs, et mult équipements, les machines-outils sont soumises à une attention particulière. Des
exigences recrudescentes leur sont fréquemment appliquées…
Parmi elles :
- exécution d’opérations de plus en plus rapides, pour augmenter la productivité,
- opérations de plus en plus complexes avec des trajectoires d’outils élaborées, de nombreux changements de direction et
de sens de déplacement,
- besoin de réduire la consommation énergétique des machines, malgré des vitesses d’axes et des accélérations de plus en
plus élevées.
De fait, deux orientations fortes, dans la conception des machines, se font sentir :
- d’une part l’allègement des structures de base (bâtis) pour diminuer la quantité de matériaux utilisés, tout en assurant les
caractéristiques de stabilité, dynamiques et statiques nécessaires,
- d’autre part, la diminution des masses embarquées, donc les forces d’inertie, toujours dans un souci d’économie de matériaux
mais aussi pour diminuer les puissances de motorisation d’axes.
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Ces deux orientations imposent une étude de l’emploi de matériaux allégés par rapport aux traditionnels que sont les fontes et
les aciers, et la forme des structures où le massif laissera la place aux treillis et autres formes évidées.
Le but de cette action est de fournir un état de l’art sur les solutions en cours de développement ou déjà utilisées
dans certaines applications :
- optimisation du dimensionnement,
- optimisation de l’assemblage multi-matériaux,
- matériaux légers (Sandwich, béton allégé à renforts métalliques, Époxy-granite, nid d’abeilles, etc.),
- systèmes d’amortissement actifs, commandes adaptées.
Valorisation Fourniture d’un état de l’art des solutions envisageables d’allègement des structures de machines.
E ASSURER LA CONFORMITÉ DES PIÈCES USINÉES
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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 trois volets dans le domaine du fraisage 3 à 5 axes.
1 - machine-outil,
2 - métrologie,
3 - contrôle in situ.
Les travaux relatifs au volet machine-outil ont été réalisés.
2012 sera consacrée à la finalisation des travaux engagés sur le volet métrologie par la mise en place d’une formation transversale
des services de bureau d’étude, des méthodes, de 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 et 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 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 des méthodes, pour orienter leurs choix entre des contrôles
embarqués et contrôles hors machine en vue d’optimiser la productivité et la qualité.
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Valorisation Pour le volet machine-outil : un « Guide de réception et de suivi d’une machine dans le temps » est à paraître
prochainement dans la collection Performances.
Pour le volet métrologie : un « Guide pour assurer la conformité des pièces usinées », est également à paraître prochainement
dans la collection Performances. Une formation transversale sur la conformité des pièces usinées sera réalisée.
Pour le volet contrôle in situ : édition d’un ouvrage de la collection Performances sur le « Contrôle embarqué de pièce produites
sur machine 3 à 5 axes » (site cetim.fr, rubrique Mécathèque).
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