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Usinage ultrasonique : 80 000 coups de diamant par seconde

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Par publié le à 18h01

Usinage ultrasonique : 80 000 coups de diamant par seconde

La technologie d'usinage ultrasonique à diamant permet de travailler des pièces plates, concaves ou convexes de qualité optique.

L'usinage ultrasonique au diamant, né dans les laboratoires de l'institut Fraunhofer pour les technologies de production (IPT), est commercialisé depuis l'été 2011 par la start-up son-x, montée par les chercheurs à l'origine de ce développement. Leur machine permet d’usiner directement l’acier trempé, sans le recouvrir d'une couche de nickel-phosphore, grâce à la vibration à 80 kHz d'un diamant monocristallin.

Les outils de découpe en diamant monocristallin sont déjà utilisés pour fabriquer des moules et des inserts d’une grande précision, dans leurs dimensions comme dans leur qualité de surface. Mais ces outils de tournage étaient jusqu’alors incapables de travailler l’acier trempé. L’arrête de coupe se dégradaient beaucoup trop vite, de part l’affinité chimique entre le carbone (du diamant) et le fer, qui transforme la zone de contact entre le diamant et l’acier en graphite. Pour y pallier l’astuce consiste pour le moment consiste à enrober les pièces en acier trempé d’une couche de nickel-phosphore, une solution qui allonge le temps de cycle, coute cher et pollue.

A l’été 2011, deux chercheurs de l’institut Fraunhofer pour les technologies de production (IPT) ont créé la société son-x pour commercialiser une technologie née dans leur laboratoire : une machine capable d’usiner directement l’acier trempé grâce à une vibration ultrasonique du diamant monocristallin. Le contact entre la pièce et l’arrête de coupe est interrompu 80 000 fois par seconde, ce qui évite l’échauffement et la réaction chimique.

Résultat : la durée de vie de l’outil se voit multiplier d’un facteur 100 à 1 000 (suivant la forme à usiner) pour un état de surface (Ra) obtenu inférieur à 5 nanomètres. Le traitement de surface devient superflu, ce qui réduit les risques d’éraflure et éradique ceux de délamination. Les applications principales de cette technologie se trouvent dans la fabrication de moules pour injection plastique. Le titane, le nickel et les alliages qui en dérivent sont aussi usinables avec l’usinage ultrasonique avec les degrés de précision demandés pour les applications médicales. « Nous pouvons réaliser des pièces planes ou concaves jusqu’à 80 millimètres de diamètre et des pièces convexes jusqu’à 160 millimètres de diamètre », explique Benjamin Bulla, directeur général de son-x.

Charles Foucault.

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