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Guide d'achat : fabriquer avec l'outillage rapide (06/06/2000)

Encore jeune, le segment de l'outillage rapide montre un important potentiel de réduction des coûts et des délais.
L'outillage rapide met le feu aux poudre... et aux imaginations. C'est, en effet, le rêve de tout industriel que de pouvoir façonner son outillage avec la même rapidité que celle des techniques utilisées pour les maquettes de produits. Un rêve proche de devenir réalité, palpable depuis l'avènement des techniques de frittage de poudres métalliques ou céramiques. Mais pour d'autres, c'est une utopie, compte tenu des multiples obstacles à franchir et des techniques concurrentes. « On ne fait pas un moule avec une seule technologie », prévient Jean-Claude Tasse, qui crée une société de services dans ce domaine, Protométal. Et il enfonce le clou : « Ces techniques ne peuvent concurrencer l'usinage grande vitesse (UGV) que dans ses faiblesses, c'est-à-dire pour de petites pièces, où l'accélération n'a pas le temps de se faire, ou pour des formes nécessitant une électroérosion, qui est un procédé lent. » Aussi, les procédés mêlent souvent plusieurs techniques. Dans le meilleur des cas, ils se limitent à la création de l'insert, bloc qui contient l'empreinte ; parfois, c'est l'empreinte seule qui est réalisée par la technique d'outillage rapide et qui est renforcée par des blocs d'aluminium aux endroits fragiles. Rapidité du direct, précision du semi-direct Les dizaines de procédés recensés illustrent la variété et la jeunesse de ce marché, jugé par les constructeurs bien plus prometteur que les applications du maquettage de produits. Ces techniques se classent selon plusieurs approches, selon que le modèle produit par le procédé est directement utilisable ou non dans le moule d'injection. Dans la catégorie des procédés directs, on trouve le procédé AIM de 3D Systems, qui permet de tirer quelques dizaines de pièces plastiques à partir d'une coque en résine obtenue par stéréolithographie et renforcée d'un béton de résine. Figure aussi dans cette catégorie directe le frittage de poudre métallique d'EOS. Particularité : la pièce issue de la machine dédiée ne nécessite pas de post-traitement. Deux mélanges métalliques sont proposés pour être ?frittés? sous le faisceau d'un laser de 240 W : un mélange à base de bronze et un mélange à base d'acier. Chacun est de composition étudiée pour donner un retrait nul, affirme son promoteur, André Surel, chez EOS. « Les moules sont capables d'injecter 95 % des matériaux, de type polyamide, polypropylène, polycarbonate, voire du métal », poursuit le responsable commercial. Une machine dédiée au sable élabore des moules et noyaux de fonderie. Enfin, la toute nouvelle machine d'Optoform photopolymérise un mélange pâteux de résine et de poudres : poudres chargées de divers additifs (silice, minérau...), mais aussi de métaux, d'alumine, etc. (voir encadré). A la frontière des procédés directs et indirects, se situe le procédé de frittage de poudre métallique de DTM, dénommé Rapid Steel. Qualifions-le de semi-direct. Le procédé génère d'abord une pièce ?verte?, fruit du collage du liant de résine entre les particules métalliques. Une opération de déliantage et de frittage superficiel va éliminer cette résine et amener les particules métalliques en contact. Une imprégnation de bronze (30 %) viendra combler les interstices. Pour garantir une meilleure tenue mécanique, la première difficulté à résoudre consiste à obtenir la plus grande homogénéité possible dans le mélange initial et dans l'infiltration de bronze. Cela vaut pour les procédés indirects, comme celui de 3D Systems, Keltool, qui met en œuvre un mélange de différents métaux (acier inox, carbure de tungstène, chrom...) liés par une résine. « Le procédé, parmi des plus complexes, permet de délivrer en huit jours une empreinte de la taille d'un téléphone portable », explique Jean Claude Tasse, premier à acquérir la licence en France. Des millions de pièces Une stéréolithographie sert de maître modèle pour fabriquer un moule silicone. La poudre composite est alors coulée sous vide et sous vibration, afin d'optimiser la répartition des grains de différentes granulométries (de 2 à 40 µm) et de minimiser la porosité. La pièce ?verte? subit ensuite un déliantage/frittage et une infiltration de bronze (30 %). «Trois critères importants caractérisent le produit final, explique Jean-Claude Tasse : la rugosité, la précision dimensionnelle et la dureté. » Cette dernière exprime globalement d'autres caractéristiques, comme la résistance au cisaillement. « Celle-ci est capitale pour garantir la résistance de l'empreinte aux paramètres d'injection de résines chargées, mais est difficilement mesurable compte tenu du risque toujours présent d'hétérogénéité », rajoute l'expert. Grâce à l'étape de contre-moulage, la rugosité est celle d... ponçage du modèle SL, soit jusqu'à 2 microns, contre 15 à 20 µm pour le procédé DTM, affirme l'expert, utilisateur des deux procédés. Quant à la dureté, elle atteint 50 HRc, affirme la documentation de 3D Systems, soit autant qu'un bon acier traité, et permet donc la production de millions de pièces en thermoplastiques techniques. Le retrait annoncé est de 0,6 %. L'électrodéposition de métal, de cuivre ou de nickel, en phase vapeur par exemple, est aussi une technique en plein essor qui sera mise en œuvre par Protométal pour produire quelques centaines de pièces.

Ph.Beaufils

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