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Des pièces plus vraies que nature

Mirel Scherer

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Des pièces plus vraies que nature

© D.R.

- Francfort, 30 novembre - 2 décembre 2005. Machines-outils, robots, machines de prototypage rapide et, surtout, matériaux, progressent sans relâche pour améliorer la productivité et la précision.

«Comment passer le plus vite possible du design d'un produit à sa fabrication... » L'intitulé de l'édition 2005 du salon Euromold a attiré de nombreux visiteurs qui maugréaient contre l'étroitesse des allées des halls du parc d'exposition de Francfort (Allemagne).

Cette année, si le coeur de l'exposition restait le prototypage rapide, marqué par de véritables ruptures technologiques dans le domaine des matériaux, les machines-outils et robots étaient de plus en plus présents.

1. Machines-outils et robots

Insensiblement, Euromold devient un véritable rendez-vous de la machine-outil. Les constructeurs en profitent en effet pour exposer leurs dernières innovations dans le domaine de l'usinage des moules. Très touchés par la concurrence de pays à bas coût, autant en France qu'en Allemagne, les moulistes demandent des solutions qui apportent une réponse à cette menace. Les vieilles solutions d'automatisme, nées dans les années 1980, les systèmes flexibles et autres palettisations retrouvent ainsi une nouvelle jeunesse. « Nous sommes en train de ressortir nos vieux dossiers techniques pour les remettre au goût du jour », confirme Gilbert Fischer, directeur d'Huron, qui propose une version palettisée de son centre de fraisage de haute précision KX 50.

Même approche pour Röders, qui propose des solutions robotisées pour ses fraiseuses UGV (usinage à grande vitesse) qui allient flexibilité et diminution drastique des coûts de production. « Nous avons livré à un mouliste une cellule de six machines dotée d'un robot Fanuc qui assure le chargement/déchargement des pièces et des outils de coupe, et reliée à une machine à mesurer 3D Zeiss pour le contrôle de la qualité », précise Jurgen Röders, directeur de la société allemande. Un logiciel maison, installé sur un PC central et relié à la commande numérique de machines, contrôle la gestion des outils, ce qui permet à l'installation de travailler sans surveillance. « Les outils sont chargés en temps masqué par le robot et les machines partagent les mêmes outils placés dans un magasin central », poursuit l'expert. L'astuce : deux zones sont prévues dans ce magasin, l'une pour les outils neufs, l'autre pour les outils usés. On connaît ainsi en permanence l'état des outils de coupe.

L'usinage robotisé trouve, lui aussi, sa place dans le domaine de la fabrication des moules et modèles, surtout pour le traitement des matériaux mous. Filiale du groupe Frimo, la société française Axiome présentait au salon une telle installation dont l'intérêt se trouve dans la flexibilité et la précision de répétabilité. « Nous proposons à nos utilisateurs des installations qui peuvent mixer différentes technologies d'usinage », explique Patrick Seguin, PDG de cette société située à Aizenay (Vendée). Découpe par jet d'eau, fraisage et encollage sont ainsi assurés avec une seule installation. Des systèmes qui, en fonction de leur complexité, se situent dans une fourchette allant de 150 000 à 300 000 euros.

Moins ambitieux mais tout aussi utile, le robot usineur Romocut de Romer assure, lui, la fabrication des maquettes en polystyrène et autres matériaux tendres.

Toujours dans l'usinage, la machine de texture laser présentée par AF Laser, anciennement Altec, est écologique car elle remplace la gravure chimique par un laser YAG à diodes. Des moules pour des produits complexes pas toujours faciles à grainer chimiquement, comme les bouteilles plastique ou les airbags, peuvent être produits. Un équipement qui coûte 220 000 euros en version 5 axes

2. Prototypage rapide

Si la machine-outil occupe une place de plus en plus importante à Euromold, les solutions de prototypage et de fabrication rapide sont toujours au coeur du salon de Francfort. Force est de constater, lors de cette édition, que l'innovation technologique touche moins les machines que les matériaux. À quelques exceptions près, toutefois. Revenu au salon après une année d'absence, le leader mondial du domaine, 3D Systems, en a profité pour présenter sa nouvelle machine de stéréolithographie (voir Industrie et Technologies n° 873). Un vrai événement, que les utilisateurs attendaient de pied ferme. Objectif de ce développement : booster la productivité, un peu à la manière de ce qu'a fait EOS pour ses machines de frittage.

Modulaire, la SLA Viper Pro dispose de plusieurs cuves dont l'une est capable de réaliser des pièces de 1,5 m. Un équipement comparable en ce qui concerne la taille des pièces fabriquées avec la machine Mammouth de Matérialise dont six exemplaires ont été vendus jusqu'ici. Cette machine produit de grands prototypes monoblocs dont les dimensions peuvent atteindre 2 100 x 680 x 800 mm en utilisant les résines Somos 9120 et WaterShed 11120. Ces résines sont utilisées en raison de leur capacité particulière à produire des pièces précises et stables qui imitent de près les propriétés de performance des plastiques de production.

Les constructeurs français ne manquaient pas à cette messe du prototypage rapide. Ainsi Stratoconcept, la société qui distribue le procédé inventé par le Cirtes à Saint-Dié-des-Vosges, présentait les pièces réalisées en résine transparente qui imitent le cristal. Produites sur une machine conçue par Mécanuméric, elles permettent à la cristallerie Baccarat d'analyser visuellement un nouveau produit avant de lancer sa fabrication. Le spécialiste vosgien a aussi réalisé pour PSA un prototype d'outillage d'injection dans la masse, une pièce complexe qui compte 16 trous de 0,4 mm de diamètre par cm2. Des trous qu'il faudrait percer à la main et que ce procédé a remplacé par des petits canaux. Avec un gain de 30 % sur le temps de cycle.

Phenix Systems était lui aussi présent avec sa machine de frittage de céramique qui connaît un franc succès, notamment dans le domaine de la prothèse dentaire. Le constructeur français travaille aussi avec des équipementiers de l'automobile pour étendre son procédé à d'autres applications. Confidentielles pour le moment.

Favorisées par un prix en baisse, les imprimantes 3D progressent elles aussi. Exemples : la dernière version de la machine de Solidscape qui double sa vitesse, ou les trois versions de l'InVision de 3D Systems dont le modèle LD qui ne coûte que 20 000 dollars. Ou encore l'Eden 350 du constructeur israélien Objet qui construit des couches d'une épaisseur de 16 µm mais pour laquelle il faut tout de même payer près de 100 000 euros.

Le succès de la Dimension de Stratasys, qui ne coûte "que" 22 900 dollars, illustre le souhait des utilisateurs pour un bon rapport prix/performances. Ce modèle du constructeur américain, qui fabrique des produits en ABS, a été vendu à 865 exemplaires en 2004 (une soixantaine est en service en France).

Restons enfin dans cette catégorie de petites machines, pour annoncer l'arrivée de la Perfactory III d'Envisiontec, le spécialiste de la "personal factory", la mini-usine que l'on peut installer chez soi pour la fabrication de produits en résine. « Cette machine peut fabriquer une vingtaine de pièces type bagues pour la bijouterie en moins de quatre heures », indique Stéphane Cros, responsable d'Envisiontec France. Dotée d'un système optique revu et corrigé, elle utilise toujours le concept mis au point par Texas Instruments de fabrication par rayon UV des pièces en époxy. Elle améliore la précision des pièces et coûte, en fonction des options choisies, entre 55 000 et 150 000 euros.

Reste que c'est la formidable avancée du frittage de poudre métallique ou plastique qui impressionnait les visiteurs du salon de Francfort. « Le nombre de fournisseurs d'équipements de frittage a littéralement explosé », constate Ziad Abou, directeur de CEP. Cette société de service sarthoise, spécialisée dans le prototypage rapide, s'apprête à installer la dernière née de 3D Systems, la Sinterstation Pro, une machine qui améliore par un facteur deux la précision des pièces.

On pouvait ainsi compter à Euromold près d'une dizaine de fabricants de machines de frittage de poudre, à savoir : 3D Systems, EOS, MCP, Arcam, Trumpf, Phenix Systems, Prometal, Concept Laser, 3D-Micromac... La raison de cette évolution fulgurante ? « L'intérêt de plus en plus soutenu de l'industrie pour la fabrication directe de produits », répond l'expert français. Même son de cloche pour Terry Wohlers, directeur du cabinet d'analyse du marché éponyme. « La fabrication rapide reste encore pour la plupart des industriels une vision du futur, mais le nombre de ceux qui l'utilisent ne cessera de s'accroître », juge ce gourou du prototypage rapide.

Ces progrès sont dus aussi à la formidable évolution des matériaux, qui étaient en effet à l'honneur au salon allemand. La palme revenait sans doute à 3D Systems qui en a profité pour dévoiler un matériau étonnant : la DuraForm EX (EX pour extrême). Un matériau difficile à classer, disons un polypropylène avec les qualités du polyamide. Pour les amateurs de précisions chiffrées, il faut savoir qu'il se distingue principalement par un allongement à la rupture de 47 % (contre 9 % pour le matériau précédent DuraForm PA) et une résistance aux chocs de plus de 854 J/m sur éprouvette lisse (428 J/m pour le DuraForm PA).

Une nouvelle ère du prototypage et de la fabrication rapide s'ouvre...

ENTENDU AU SALON

Les machines de prototypage rapide progressent toujours, mais on constate sur les stands que la vraie révolution est apportée par les matériaux.» Cyrille Vue Directeur d'Erpro, société de services en prototypage rapide, établie en région parisienne.

VU AU SALON

Usiner jour et nuit > Ce robot sur rail qui alimente en pièces et en outils plusieurs fraiseuses UGV de Röders réduit les coûts de fabrication. Point clé : un logiciel sur PC gère les outils neufs et usés situés dans un magasin central.

Des grandes pièces en un seul tenant > Cette planche de bord de 60 kg a été réalisée en résine Somos 9120 sur la machine Mammouth de Matérialise qui offre des dimensions de travail de 2 100 x 680 x 800 mm. Ce matériau stable imite les qualités de plastique de production comme les polypropylènes.

Des ensembles fonctionnels > Le frittage de poudre plastique ou métallique autorise la fabrication d'ensembles de pièces fonctionnelles. Ici un filtre d'air d'automobiles réalisé sur une machine EOS. Gains : délais, poids et coûts réduits, grande souplesse en conception.

Plusieurs opérations sur la même pièce Effectuer des usinages différents (découpe, fraisage, encollage), c'est l'exploit réalisé par cette cellule robotisée mise au point par Axiome.

DEMAINDES INNOVATIONS ÉTONNANTES...

- Les chercheurs de l'Institut Fraunhofer profitent toujours du salon de Francfort pour présenter leurs moutons à cinq pattes. Comme l'installation pour assurer la fonderie aluminium en une seule étape ou des méthodes de conception des pièces adaptées à la fabrication rapide. En développement depuis plusieurs années, le système robotisé conçu par l'IPA d'Aix la Chapelle qui assure le formage de tôles sans aucun outillage a attiré également l'oeil de visiteurs.

Baptisé Roboshaping, l'installation comporte un robot polyarticulé (Fanuc, ABB, etc.) doté d'un outil spécial qui effectue des petits mouvements verticaux de va et vient (100 coups/s, amplitude de frappe de 1,2 mm). D'un coût qui avoisine les 70 000 euros (dont la moitié pour l'outil et le porte-outil), ce système flexible fabrique des pièces unitaires ou en petites séries et sera disponible bientôt. Son avantage par rapport aux solutions classiques : l'élimination de l'outillage, long à fabriquer et coûteux.

ET AUSSI...Le festival de matériaux comptait aussi...

- L'Accura 25 Plastics de 3D Systems qui peut être usiné et est idéal pour la fabrication des assemblages prototypes fonctionnels. - Les matériaux composites comme le Windform chez CRP Technology et le CarbonMide chez EOS. - Des poudres en cobalt chrome chez Arcam et EOS, très adaptées à la fabrication des pièces pour le médical. - Le Renpim, un matériau mis au point par la société suisse Huntsman pour la fabrication de petits composants pour un prototype fonctionnel utilisé en France par AEF Design pour la mise au point de produits sur mesure. - La poudre PrimePart d'EOS qui réduit la consommation de 40 %...

C'EST DANS L'AIRLE MICROFRITTAGE ARRIVE...

La fabrication rapide de microproduits pour ne pas dire de nanoproduits est une des tendances majeures de cette édition du salon allemand. NextFactory annonçait au salon ses travaux dans ce domaine, tandis que 3D-Micromac, qui développe depuis plusieurs années un équipement de microfrittage, faisait part de sa collaboration avec le constructeur de machines de prototypage rapide EOS pour améliorer ses performances. 3D-Micromac présentait au salon le prototype de cet équipement. La Microform V50 est une machine dotée de deux plates-formes qui fabrique des pièces en tungstène, cuivre, aluminium, or, titane, argent, molybdène. L'épaisseur des couches est de 1 µm, la rugosité est de 1,5 µm, la productivité de la machine est de 0,02 mm3/s. Ses applications : l'automobile, la fabrication des moules et des outils de coupe, les télécommunications, le médical, la mécanique de précision...

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