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Les nouvelles voies de la fabrication numérique

M. S.

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Les nouvelles voies de la fabrication numérique

© D.R.

- La recherche de la productivité et du zéro rebut passe par une mise en liaison de plus en plus fine, de différents outils de conception, de programmation d'usinage et de contrôle.

Relier les logiciels de conception et de fabrication ne suffit plus. Que faut-il de plus pour gagner encore en productivité et améliorer la qualité des pièces usinées ? Réponse : il faut désormais intégrer le contrôle via des solutions matérielles et logicielles qui s'installent directement sur la machine-outil.

M & H, par exemple, propose un système de ce genre. Il contrôle la pièce à usiner en temps réel. Mais cela sans réagir sur le modèle CAO. L'éditeur de logiciels de fabrication assistée par ordinateur (FAO) Delcam va encore plus loin et signe une grande première technologique dans la chaîne numérique de conception/fabrication : l'usinage adaptatif. Comprendre : le système de contrôle réagit cette fois sur les imperfections du modèle CAO de la pièce. En théorie, le processus est simple : utilisé directement sur la machine, cet outil de contrôle palpe la pièce et compare la surface mesurée avec celle définie en CAO. Les régions qui présentent des défauts de forme sont corrigées par morphing, une approche qui permet d'appliquer une déformation globale sur des modèles solides, surfaciques ou de stéréo lithographie. Le modèle est ainsi "reconstruit" en conformité avec la pièce produite, pour tenir compte de sa géométrie réelle lors de l'usinage.

Automatiser pour gagner du temps

« L'usinage adaptatif est proposé dans le cadre de nos activités "Service professionnel" dont la vocation est de mettre en place des solutions répondant aux besoins spécifiques de chaque utilisateur », explique Patrick Marquant, responsable de cette activité lancée en 2007 par Delcam France. L'approche assure une automatisation complète des procédures de fabrication avec des gains de temps assez sensibles. Dans le cas des aubes de fonderie en Inconel, on élimine par exemple, le polissage manuel, gourmand en temps et donc relativement coûteux (lire ci-contre).

Pour Christophe Desplatz, spécialiste au Centre technique des industries mécaniques (Cetim), « quelques conditions préalables sont indispensables pour réussir cette approche qui s'applique aux bruts de fonderie, aux pièces forgées ou à la réparation ». À savoir, des moyens d'usinage cinq axes à grande vitesse précis et fiables reliés en réseau aux bureaux d'études et de méthodes ; des équipements de mesure adaptés (machine à mesurer tridimensionnelle) ; la capacité de développement technologique interne ; et un partenaire CFAO doté d'une structure de recherche et de développement éprouvée...

L'outil de Delcam montre la voie. Mais des recherches intensives sont menées pour aller un cran plus loin dans l'intégration.

Un pôle de recherche très dynamique

Démarré en 2007, le programme de recherches Usine numérique 2 du pôle Systematic regroupe six grands groupes industriels (EADS, Renault, EdF, Dassault Aviation, etc.), six PME et une dizaine de laboratoires, dont le CEA. Les recherches dureront dix-huit mois et sont dotées d'un budget de 14,28 millions d'euros. Elles visent plusieurs objectifs : la gestion des bases de données nécessaires à la mise en oeuvre de grandes simulations de l'usine, la mise en oeuvre du travail collaboratif entre l'usine et ses fournisseurs, la gestion des vues multiéchelles, le rapprochement du monde réel de l'usine avec le monde virtuel, l'intégration dans le modèle de simulation d'un humain virtuel au comportement physique et cognitif le plus réaliste possible... Vaste programme auquel participe activement Spring Technologies, spécialiste de l'atelier numérique. « Dans le cadre de ce programme nous pilotons un projet ambitieux : trouver les solutions pour contrôler les déformations de la pièce, des outils, des porte-outils... », explique Gilles Battier, le PDG de la société et chargé des PME dans le bureau exécutif du pôle. Il s'agit en fait d'intégrer dans un modèle numérique les données physiques provenant de capteurs situés sur la MOCN, afin de simuler ces déformations. Le couplage des algorithmes de calcul de structure avec ceux de calcul d'enlèvement de matière permettra la simulation des déformées de pièces en cours d'usinage et la modification du parcours d'outil en conséquence.

« Nous travaillons sur des cas réels que fournissent les industriels afin de mettre au point un démonstrateur de déformation dynamique de la pièce et de la machine d'ici à un an » précise Gilles Battier. Une grande première !

CHEZ TROCHETL'USINAGE ADAPTATIF RÉDUIT LES REBUTS

- Doté d'un atelier à la pointe de l'usinage à grande vitesse, ce sous-traitant en mécanique générale et de haute précision de la région parisienne a mis en oeuvre l'usinage adaptatif avec la collaboration du Cetim et de Delcam. Résultat : une amélioration sensible de la productivité dans le cas d'une fabrication d'aubes de compresseur pour l'aéronautique. Les pièces de fonderie en Inconel présentaient une déformation de la surface par rapport au modèle CAO. Un écart qu'il fallait supprimer par... polissage manuel. Une opération fastidieuse et coûteuse. Testé au Cetim à la fin 2007, l'usinage adaptatif a prouvé son efficacité dans l'usinage de ces pièces sur les deux centres d'usinage 5 axes Mikron avec palettisation Erowa à cinq places de Trochet. Les aubes usinées validées à 100 % Delcam a conçu pour cette application un superviseur pour piloter de A à Z le processus de fabrication. Plusieurs outils de l'éditeur britannique sont intégrés dans cette solution : ä Les pièces sont palpées avant usinage grâce au module PowerInspect OMV qui détermine la forme géométrique réelle et la compare au modèle CAO. Si des écarts sont constatés, on définit les zones de recalage de la pièce au plus près de son volume théorique et celles de morphing. ä L'opération de morphing (réalisé avec le module PowerShape) génère alors un modèle CAO en conformité avec la pièce réelle, à partir des zones palpées. ä Le module PowerMill calcule le parcours d'usinage réel à partir de la surface obtenue grâce au morphing. On peut ensuite passer à la fabrication en élaborant la gamme d'usinage avec le choix des outils de coupe et des stratégies d'usinage. ä Le palpage permet de prendre la décision de rebuter ou non la pièce avant d'attaquer l'usinage. Terminées donc les finitions manuelles, d'où des gains de temps et de qualité considérables. Développé sur une durée de neuf mois, ce projet a permis d'éviter l'usinage de pièces qui auraient été rebutées et de valider 100 % les aubes usinées par cet atelier. Bel exploit !

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