Usinage : des solutions plus productives et plus intelligentes

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1 Usinage : des solutions plus productives et plus intelligentes ( ) Les constructeurs ont présenté à AMB 2014 à Stuttgart (Allemagne) des équipements qui améliorent la productivité et la qualité. Avec un objectif prioritaire : l intégration et la communication tous azimuts grâce au concept Industrie 4.0. Affluence de grands jours au salon international AMB qui a eu lieu du 16 au 20 septembre 2014 dans la capitale du Land de Bade-Wurtemberg. Plus de sociétés ont été présentes et quelques visiteurs ont proprement envahi les halls. Une situation qui a obligé les organisateurs à mettre en place une liste d attente pour les entreprises qui se sont réveillées trop tard et à créer des stands dans certains halls de passage. Pour la première fois dans l histoire de ce salon un exposant, le fabricant d outils de précision Paul Horn, a construit un stand sur trois étages. Heureusement, un dixième hall est actuellement en construction pour agrandir le parc d exposition de Stuttgart. Les m2 supplémentaires qui seront disponibles à AMB 2018 porteront la surface d exposition totale à m2. La raison de cet engouement pour les expositions de machines-outils (IMTS 2014 a connu la même situation début septembre)? «Les industriels ont repoussé leurs investissements, mais l heure de vérité est arrivée et ils doivent absolument s équiper», remarque un bon connaisseur du domaine. Les constructeurs restent donc optimistes, malgré une situation géopolitique très tendue et le bras de fer entre l Union Européenne et la Russie. Véritable rupture technologique, l équipement hybride Lasertec 65 3D de DMG associe fabrication additive et fraisage. Il permet de construire ou de réparer des pièces à forte valeur ajoutée. (Source : MS) Côté technologique, les révolutions se font attendre. Les machines à architectures parallèles qui avaient fleuris à l EMO 1999 de Paris sont bel et bien restées dans les cartons. L équipement hybride Lasertec 65 3D qui associe fabrication additive et fraisage de DMG a

2 été une des rares exceptions du salon. Le prototype dévoilé à Euromold en décembre dernier est devenu un équipement industriel qui permet de construire ou de réparer des pièces à forte valeur ajoutée par la déposition de couches métalliques successives. S ensuit après l usinage pour donner la forme et la qualité de surface définitive à la pièce. La machine qui coûte 1 million d euros, dispose de deux têtes : une dotée d un laser qui fait fondre la poudre métallique et une autre qui assure le fraisage en 5 axes. Un équipement qui a toutefois un concurrent de taille, la dernière machine 5 axes de BeAM, la start-up française créée par l Irepa Laser, absente hélas, à ce salon. Vendue 1,5 millions d euros, cette machine est de l avis de spécialistes, très performante. Les fournisseurs de solutions d usinage préfèrent donc faire évoluer les équipements existants pour améliorer leur productivité et la qualité des pièces fabriquées. L objectif c est d assurer un maximum d opération d usinage avec la même machine, de l automatiser, d injecter plus d intelligence dans sa commande numérique Une tendance qui touche tous les secteurs de l usinage. Dans le fraisage à grande vitesse par exemple, Röders dévoilait une machine, la RXP801Z2, à deux broches verticales : une pour l usinage d ébauche qui tourne à tr/min, l autre pour la finition qui affiche une vitesse de rotation de tr/min et permet l usinage des surfaces polies miroir. Ce qui évite le transfert de la pièce, toujours pénalisant pour la qualité et le temps de cycle, d un équipement de fraisage à une rectifieuse, par exemple. La fraiseuse grande vitesse RXP801Z2 de Röders dispose de deux broches, l une pour l ébauche, l autre pour la finition qui tourne à tr/min et permet l usinage des surfaces polies miroir. (Source : MS) Quant à la configuration plus classique, avec deux broches horizontales, elle est désormais présente chez de nombreux constructeurs. Comme MAG-IAS avec sa nouvelle famille de centres d usinage horizontaux et palettisés Specht 500 DUO. Une machine capable d usiner efficacement sur 5 axes, grâce à une répartition intelligente du travail.

3 Le centre de tournage/fraisage G220 d Index dispose de fonctions intelligentes, comme la RealTime qui simule le programme d usinage en temps réel. (Source : MS) Mêmes objectifs dans le domaine de machines multifonctions. On trouve ainsi chez Nodier Emag le centre de tournage vertical VT 4-4 qui usine la pièce de deux côtés ce qui diminue significativement les temps de cycle. Le nouveau centre de tournage/fraisage G220 d Index s adapte lui, à la complexité croissante des pièces et à la réduction continue de la taille des lots fabriqués. Une broche de fraisage 5 axes et une tourelle avec axe Y font de cette machine une des plus polyvalentes du marché. Elle dispose d une commande numérique Sinumerik 840D sl de Siemens dotée d un écran tactile de 18,5 pouces et dont la fonction RealTime simule le programme d usinage en temps réel. Signe des temps, l opérateur peut accéder via le réseau interne de l entreprise aux informations disponibles dans les services de l usine grâce à la fonction IT-FIT.

4 Flexible et productif, la machine multifonction M80-G Millturn du constructeur autrichien WFL usine des grandes pièces en titane (Ti 555.3) pour l aéronautique. (Source : MS) Spécialité du constructeur autrichien WFL, l usinage multifonction de grandes pièces part à la conquête de nouveaux territoires. Son centre de tournage, fraisage et perçage M80-G Millturn dispose d une puissance de 58 kw, d une construction rigide, d un système de mesure directe, de guidages précis Productivité et flexibilité sont au rendez-vous grâce aux usinages sur les six faces de la pièce autorisé par les 9 axes que contrôle la commande numérique. Résultat : le volume d usinage qu effectue la machine est selon le constructeur, dix fois plus important que celui des équipements similaires existants sur le marché. L usinage des pièces en titane (Ti 555.3) pour l aéronautique à des températures de plus de 800 C a nécessité la mise au point d un système spécial de refroidissement (pression de jusqu à 200 bar) pour éviter le risque d explosion ou d incendie. Un nouveau logiciel de programmation, le Millturn PRO, qui associe des fonctions CAO et FAO, complète ce dispositif. Souvent décriée pour sa lenteur, l électroérosion à fil s accélère aussi. GF Machining Solutions a trouvé une solution astucieuse pour réduire de 30% le cycle d usinage de ses machines CUT 2000 S et 3000 S, tout en assurant une surface dont la rugosité est inférieure à 0,08 µm. Un exploit réalisé grâce à un générateur de puissance intelligent et au module de puissance direct.

5 Les robots utilisés dans les opérations de chargement/déchargement des machines-outils sont de plus en plus intelligents. Ici une application de prise de pièces en vrac avec un robot Fanuc. (Source : MS) Acteur clé dans l usinage, l outil de coupe ne cesse de s améliorer. De nouvelles géométries et des matériaux toujours plus résistants dopent la productivité tout en prolongeant la durée de vie. Surtout quand il s agit d usiner des pièces abrasives en matériaux composites, de plus en plus utilisées dans l aéronautique, l automobile, l énergie, etc. Mais si difficiles à usiner. Mapal propose une multitude de solutions innovantes comme le foret Tritan, spécialement

6 conçu pour l usinage des alésages difficiles ou le système de contrôle d outil sans contact Tooltronic (photo). (Source : MS) Mapal propose par exemple, le foret Tritan. Spécialement conçu pour l usinage des alésages difficiles, il offre selon le fabricant, des performances bien meilleures que l outil monobloc classique. Trois arêtes et une arête transversale à centrage automatique procurent, dès le premier contact avec la pièce, une précision de positionnement meilleure qu avec un outil habituel. Le constructeur est d ailleurs, un précurseur car il utilise depuis 2013 une machine de fabrication additive pour la production de ses outils de perçage dans les diamètres de 9 à 12 mm. La fabrication par fusion métallique ouvre en effet, la voie vers la conception des géométries les plus complexes et autorise dans ce cas, l insertion de canaux de refroidissement en spirale dans le corps de l outil. Ce qui double le taux de refroidissement de ces petits outils. Sandvik Coromant propose des outils fiables et sûrs comme CoroMill pour l usinage des engrenages ou CoroDrill 880 est conçu pour le perçage de trous de grands diamètres. Avec ce dernier, il est possible d'utiliser un même corps de foret pour différents diamètres de trous dans une plage de 5 mm. (Source : MS) Toujours dans les composites, LMT Tool a mis au point un foret, le DFC Compression Mill, doté d un pas de torsion en sens opposé et d un point de compression défini. En dessous de ce point, l outil possède un pas ascendant, au-dessus il comprime le copeau vers le bas. Ainsi, les forces de traction et de pression s équilibrent et la pièce stratifiée est comprimée de façon régulière. Chez Horn, les outils diamant dotés d une géométrie de coupe adaptée assurent

7 jusqu à 35% d usinages en plus et les coûts peuvent être réduits de près de 80% par rapport aux solutions classiques. Spécialiste des solutions adaptées à l usinage à grande vitesse, Pokolm propose les outils de fraisage Mirroworx qui allient qualité de surface et efficacité économique. (Source : MS) Les outils pour l usinage des pièces métalliques s améliorent eux aussi. Réputé pour ses solutions adaptées à l usinage à grande vitesse, Pokolm propose les outils de fraisage Mirroworx qui allient qualité de surface et efficacité économique. La rugosité constatée est inférieure à 2,5 µm, ce qui rend superflues les opérations de rectification. L outil s adapte à des vitesses de 10 m/min et peut usiner une surface allant jusqu à 90 m2. Chez Sandvik, l outil intelligent CoroDrill 808 est destiné à l'usinage de trous profonds. Il est doté d une matrice de points traçable, à savoir, une grille de points à deux dimensions sur laquelle sont stockées et présentées différentes informations, comme par exemple, le protocole de mesure (le diamètre et le faux-rond du foret). L outil met en œuvre le système STS qui améliore la finition, permet une meilleure fragmentation des copeaux et renforce la fiabilité du processus de perçage. Adapté pour des diamètres entre 15,60 et 65,00 mm avec un niveau de tolérance IT 9, cet outil usine sans peine les matières revêtues. Telles que l'acier bas carbone avec revêtement Inconel, difficiles à usiner du fait d'une mauvaise fragmentation des copeaux et de la courte durée de vie des outils. Certains outils sont conçus pour améliorer des procédés utilisés depuis un certain temps. Mapal a mis au point un outil de fraisage, l Optimill, qui réduit de 65% les cycles d usinage trochoïdaux. Walter étend les possibilités du perçage avec son outil DC170 qui peut usiner des profondeurs de 16 ou 20 fois le diamètre. Refroidissement interne et la réduction des vibrations améliorent la fiabilité et la qualité des usinages dans des matériaux ISO-P ou ISO-K. La productivité est un objectif majeur dans l alésage également. Dévoilé par Komet Dihart à AMB 2014, l alésoir Fullmax dispose d une nouvelle géométrie frontale qui dope les paramètres de coupe (vitesse et avance) dans la plupart des matières, même dans le cas d aciers traités au-dessus de 62Hrc. Le pas différentiel des arêtes de coupe, disposées par paires, réduit les phénomènes vibratoires et améliore l état de surface ainsi que la cylindricité des alésages. La forme des goujures et les

8 angles d ouverture assurent une évacuation optimale des copeaux, même dans le cas de matières à copeaux longs. Les systèmes de fixation d outils Tendo de Schunk comptent une nouvelle solution 'Aviation' qui élimine les vibrations. Destiné aux opérations d usinage de très grande précision dans l aéronautique, elle s adapte aux porte-outils HSK-A63 et HSK-A100. Indispensables pour assurer un usinage de qualité, les outillages se perfectionnent pour réduire le temps de cycle. Grâce par exemple, à l élimination des temps morts qu a réussi Kern avec son système de serrage de pièces destiné à l usinage des composants horlogers. Ce montage d usinage interchangeable adapté à son centre d usinage 5 axes Micro, minimise les arrêts machines dans la production des prototypes, des pièces unitaires ou en grande série. A signaler aussi le nouveau système de fixation d outils Tendo Aviation de Schunk qui élimine les vibrations. Destiné aux opérations d usinage de très grande précision, cette solution est destinée aux porte-outils HSK-A63 (diamètres : 8mm, 10 mm, 12 mm et 16mm) et HSK- A100 (diamètres : 16 mm, 20 mm et 25 mm). A cela s ajoute son nouveau mandrin Pronto destiné aux opérations de tournage, 95% plus rapide que les dispositifs existants sur le marché. 30 secondes suffisent pour fixer la pièce.

9 Iscar propose des solutions pour l usinage intelligent, comme la famille de fraises à surfacer DoveIQMill qui marie productivité et qualité. (Source : MS) Autre source de productivité, les logiciels de FAO, étendent leurs fonctionnalités. Résultat de plus de dix années de développement TopSolid 7, la solution phare de Missler Software illustre cette évolution. «Ce qui a permis l intégration dans TopSolid7 de toutes les nouveautés apparues à l aube du troisième millénaire, comme la parallélisation (MultiCore), l usage du PDM, la compatibilité Web, ou l imagerie de synthèse, explique Christian Arber, pdg de Missler Software. Les premiers clients de cette version ont déjà pu constater un gain de productivité de l ordre de 20 à 30%.» L éditeur allemand Open Mind a conçu un logiciel de CAO, le hypercad-s, adapté aux besoins spécifique des ateliers de mécanique. Il s ajoute ainsi à son outil de FAO, le hypermill, et dispose d un module original baptisé 'Déformation'. Ce dernier réalise des modifications globales et locales des zones de pièces à usiner, ce qui jusqu à présent n était souvent possible qu à l aide de techniques de modélisation complexes. Les autres améliorations d hypercad-s comprennent les menus contextuels pour les parcours d outil et la possibilité de verrouiller des éléments afin d éviter qu ils ne soient supprimés ou modifiés. La reprise du trajet d outil 5 axes comporte également de nouvelles fonctions dans hypermill. Pour la conversion des trajectoires 3 axes en 5 axes, il est désormais possible d utiliser différents types d outils, tels que les fraises tonneau et les fraises boules (lollipop). Ces nouvelles stratégies permettent de régler l outil sur le modèle d usinage. Cette fonction peut également être utilisée pour le dégrossissage avec hypermaxx. Les opérations d usinage manuelles fastidieuses et chères, comme le polissage ou l ébavurage, sont en cours d être automatisées. Sur le stand de l Institut pour la gestion de la production, les technologies et les machines-outils (PTW) de Darmstadt on découvrait ainsi l ébavurage automatique piloté par un logiciel de FAO (fabrication assistée par ordinateur). Cette opération souvent manuelle, représente d habitude jusqu à 30% du coût total de la pièce. Les éditeurs de logiciels de FAO regroupent par ailleurs, leurs forces pour proposer aux utilisateurs l offre la plus globale possible. Dans la simulation par exemple, CG Tech est partenaire avec LMBA

10 pour mieux maîtriser le couple outil-matière et avec United Technologies pour l amélioration des opérations d usinage. Ce qui réduira le temps de mise au point et de cycle ainsi que la variation des processus. La durée de vie des machines sera prolongée et la qualité des pièces, améliorée. L éditeur annonce ainsi des partenariats avec les éditeurs de FAO comme Vero ou Missler Software. Même démarche pour Spring Technologies qui ajoute continuellement de nouvelles fonctions à son logiciel phare NC Simul et qui est partenaire, entre autres, avec Missler Software. Le concept Industrie 4.0 est visé par le groupe Hommel. Ce dernier a mis au point une application pour SmartPhones et tablettes pour assurer la commande à distance des machines Okuma (distribuées en France par Codem). (Source : MS) Tous ces développements ponctuels ne seront pas suffisants et il faudra dorénavant exploiter tout le potentiel des multiples solutions informatiques qu utilisent les entreprises. Ainsi que ceux d Internet et de la communication mobile. En fait, la vraie révolution qui fait ses premiers pas dans la fabrication se trouve dans le concept Industrie 4.0. Lancées à plein régime en Allemagne, ces premières solutions visent à assurer l intégration tous azimuts des installations de production. Machines, outils et outillages, pièces à usiner, commandes numériques, systèmes de gestion et de planification tous les chainons du système de production sont dotés d intelligence et peuvent dialoguer. Les avantages de cette démarche sont multiples et vont de l économie d énergie et de matière première à la possibilité d assurer une production en grande série mais personnalisée. Un exemple : avec cette démarche, le coût des stocks peut être réduit de 30 à 40 % grâce à des informations fournies en temps réel. La productivité augmente aussi et les entreprises qui ont commencé à mettre en place ce concept enregistrent une amélioration qui peut atteindre 50%. L offre commence d ailleurs, à se structurer autour de ce concept révolutionnaire.

11 DMG équipe désormais ses machines avec la commande Celos (29 en était dotées à AMB 2014), ce qui facilite l administration, le suivi et la visualisation des données de production. (Source : MS) DMGpar exemple, équipe désormais ses machines avec la commande Celos (29 en était dotées à AMB 2014), ce qui facilite l administration, le suivi et la visualisation des données de production. Le groupe Hommel démontrait à AMB 2014 une application pour SmartPhones et tablettes pour assurer la commande à distance des machines Okuma. Sandvik Coromant fait aussi ses premiers pas dans cette direction avec son logiciel ouvert Adveon. Ce dernier assure aux utilisateurs des outils l accès à des informations d usinage via différents systèmes de FAO. Une solution intégrée par Missler Software dans son logiciel TopSolid 7 et qui élimine le risque de générer un outil qui n existe pas. L interface véhiculant toutes les propriétés des outils, (points pilotés, parties coupantes, type et position d attachement voire longueurs de sorties), leur exploitation dans TopSolid Cam est immédiate. «Ce n est pourtant qu un début», assure Bruno Munier, président EMEA de Sandvik. «Les futurs développements d Adveon lui permettra de jouer un rôle majeur dans l intégration de l intelligence dans l ensemble du processus de fabrication.» Rendez-vous est pris