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Polissage automatique : le match laser - robot

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Pas si simple de polir une pièce aussi complexe qu'un moule d'injection plastique. L'opération est réalisée manuellement par du personnel qualifié qui se fait rare. Le projet européen Polimatic vise à développer, d'ici trois ans, deux solutions technologiques pour automatiser le polissage : le laser et le robot. Le but est d'enrayer la tendance à la délocalisation des entreprises productrices de moules en acier pour qui le polissage représente 12 à 15 % du coût et 30 à 50 % du temps de fabrication. Industrie et Technologies livre le match entre les deux technologies en développement.

L'EFFICACITÉ DU ROBOT

S'inspirant des gestes des professionnels, le robot polisseur parfait les pièces mécaniquement par une combinaison de trois procédés : la rectification, le rodage et le polissage. Pour la rectification le robot saisit un outil abrasif (plat, sphérique, conique) de 10 à 150 mm de diamètre et vient frotter la pièce avec une force constante dans un mouvement de rotation de 1 000 à 20 000 tr/min et de translation de 1 mm à une fréquence de 1 à 2 kHz. Le robot s'empare ensuite d'un outil lisse tandis qu'une pâte abrasive est répandue sur la pièce. Avec les mêmes mouvements, l'outil frotte les particules de diamant (de 25 à 10 mm de diamètre pour le rodage et de 10 à 1 mm pour le polissage) sur la surface.

LA FLEXIBILITÉ DU LASER

Après usinage, les aspérités à la surface des moules sont une alternance de pics et de crevasses. Le laser de polissage (Nd Yag de 500 W) fait fondre quelques centaines de micromètres de diamètre sur 50 µm de profondeur. Le métal, ainsi liquide, se lisse par les forces induites par la tension de surface (comme de l'eau dans un verre). Un jeu de miroir dans l'optique du laser est contrôlé par le fichier CAO de la pièce à polir. Il déplace le rayon jusqu'à une vitesse de 10 m/s et peut le ralentir et l'accélérer (jusqu'à 100 G) pour réaliser les courbes de toute forme, aussi complexes soient-elles.

LA FÉBRILITÉ DE L'HUMAIN

Aujourd'hui, le polissage manuel prend 10 à 30 min/cm2. La force appliquée par le polisseur est laissée à son appréciation, comme les contrôles visuels qu'il effectue. La reproductibilité est bien moins maîtrisée qu'avec le capteur de force du robot ou la puissance commandée du laser. À terme les gains sont estimés à 90 % du temps et 75 % du coût de polissage soit, selon la Commission européenne, une économie annuelle de 150 millions d'euros pour l'industrie européenne de moules.

ROBOT

Rugosité atteinte : Ra = 0,005 µm Vitesse : 3 à 5 min/cm2 Prix : 100 000 euros De multiples outils Ne gère que les formes simples Taille maximale des pièces : 2 m2 x hauteur qui varie selonla taille de l'usine

cc LASER

Rugosité atteinte : Ra = 0,05 µm Vitesse : 1 min/cm2 Prix : 300 000 euros Un seul outil Capable de polir des géométries complexes Taille maximale des pièces : 350 x 350 x 300 mm3

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