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L'usinage à sec se fait désirer

Mirel Scherer
L'élimination complète de la lubrification reste difficile. Les recherches se poursuivent tandis que des solutions alternatives se développent.

Utilisé avec succès depuis des années dans quelques cas d'applications bien ciblés, comme l'usinage des fontes, l'usinage à sec a du mal à percer dans les autres fabrications. Ainsi pour l'usinage des alliages d'aluminium dans l'aéronautique, par exemple. Et pourtant les besoins sont énormes et les contraintes écologiques ne cessent de se renforcer comme le montrait le colloque-exposition CleanMeca 2006, organisé en octobre par le Centre technique des industries mécaniques (Cetim). La consommation d'huiles solubles non diluées, utilisées pour le travail des métaux en France, se chiffre chaque année à plusieurs dizaines de tonnes. Une suppression même partielle de ces huiles aurait des effets bénéfiques, tant économiques qu'hygiéniques et environnementaux.

Bien sûr, des solutions nouvelles sont apparues comme la micro- ou nanolubrification et l'utilisation des huiles végétales. Et on applique maintenant la MQL (minimal quantity lubrication) ou la lubrification en quantité minimale. Directeur industriel de Vogel France, la filiale de SKF spécialisée dans la microlubrification, Gérard Gaudin a fait le point au colloque sur ces technologies qui apportent « juste ce qu'il faut de lubrifiant, là où il faut et quand il faut ». Des technologies appliquées avec succès depuis plusieurs années dans l'industrie, qui se perfectionnent continuellement mais qui n'éliminent pas complètement la lubrification. Et posent le problème de l'adaptation aussi bien de la machine-outil que des outils de coupe.

Patrick Marquant, PDG de Delcam France, apportait la vision d'un éditeur de logiciels de FAO sur ces problèmes de lubrification.

Un projet de recherche ambitieux

Menés en collaboration avec le Laboratoire de physique et mécanique des matériaux de Metz (Moselle), sur une fraiseuse UGV Röders équipée de capteurs WattPilot (Digital Way), avec des outils de MMC et de Seco Tools, les travaux d'analyse de l'usinage à sec ont conduit à une remise en question tant des gammes d'usinage que des stratégies d'enlèvement de copeaux. « Des gains significatifs peuvent être réalisés en ce qui concerne le temps d'usinage (30 % dans certains cas), les coûts des outils, la puissance consommée ou le poids des travaux de finition », affirme l'expert. À condition de faire les bons choix.

Reste que personne n'a encore trouvé la solution pour éliminer la lubrification dans le cas de l'usinage de certains alliages comme ceux d'aluminium. Réduire les frottements et les échanges thermiques entre les trois éléments participant à l'usinage (copeaux, outil, pièce), évacuer la chaleur et les copeaux... les rôles du lubrifiant sont en effet multiples et vitaux pour la qualité de la pièce usinée. Difficile donc de l'éliminer. Il ne faut pas oublier non plus les risques d'un usinage à sec de l'aluminium : explosion des poussières qu'il génère dans l'atelier, mais aussi empoisonnement vu que les derniers développements de ces alliages sont réalisés avec l'ajout de lithium, par exemple.

Ambitieux, l'objectif du projet US3A, mené conjointement par le Centre commun de recherches (CCR) d'EADS, Mecachrome et le Cetim, est justement de résoudre cette quadrature du cercle. Un programme de recherche et de développement lancé début 2006 sur une durée de trois ans et doté d'un budget de 616 000 euros (financé par l'Ademe). Avec des enjeux importants : « On estime que l'usinage des alliages d'aluminium dans l'aéronautique requiert chaque année quelque 3 000 tonnes de lubrifiants », remarque Delphine Alléhaux, ingénieur au CCR. Une économie qui est loin d'être négligeable. Sans parler de l'amélioration sensible des conditions d'hygiène et de sécurité.

Le projet devra entrer, après dix mois de travaux, dans le vif du sujet et obtenir une réduction des coûts de production via l'élimination de 20 à 30 % du lubrifiant. Rendez-vous en 2009...

EN BREF

Ce qui freine l'usinage à sec - Évacuation de la chaleur - Problème des frottements entre pièces-copeaux-outils - Évacuation des copeaux Les solutions palliatives - La lubrification minimale - La micro- ou la nanolubrification

SKYMILL : UNE SOLUTION POUR L'USINAGE À SEC ?

Conçue par André Greffioz, directeur d'ELPS et l'un des pères de l'usinage à grande vitesse, la machine à table inversée installée depuis 2002 à l'IUT de Figeac (Lot) a ouvert de grands espoirs pour l'usinage à sec. Très dynamique, l'équipement autorise l'élimination du lubrifiant grâce à l'inversion pièce/outil de coupe. Le copeau se dégage tout simplement par sa pesanteur. Seul reproche : la limitation de la taille des pièces fabriquées. Qu'à cela ne tienne : André Greffioz annonce pour bientôt une Skymill 5 axes capable d'usiner des pièces de 15 ou 20 m. Et qui sera commercialisée avant d'être fabriquée !

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