GIFA 2019 N°5 – Quelles innovations dans le domaine des outillages ?

Loin d’être le parent pauvre de cette édition 2019 de la GIFA (et de NEWCAST), l’outillage bénéficiait cette année d’une grande richesse de propositions, tant sur les services que sur les conceptions, matériaux, et solutions de fabrication, parmi lesquelles la fabrication additive.

Retour sur quelques mises en avant remarquables

Chez les outilleurs on rappellera ici les développements ou intégrations de technologies mis en avant par des outilleurs tels que Rolf Lenk Werkzeug-u Maschinenbau GmbH (figure  1) avec l’association de solutions usuelles d’usinage (tournage, fraisage, électroérosion…) et de moyens intégrés en fabrication additive métal ( SLM, 3DMP®), ou encore  Knowhow Wilheims GmbH travaillant sur cellules METROM capables de combiner différentes opérations,  de l’impression 3D métal à l’usinage et à la soudure laser.

Figure 1 – Machines SLM & 3DMP® (Rolf Lenk Werkzeug-u Maschinenbau)

Les cellules  METROM (figure 2) consistent en des systèmes d’usinage mobiles et à options multiples basés sur une cinématique parallèle à 5 axes. Ces machines multifonction allient fraisage, tournage, mais aussi soudage au laser, soudage par friction-malaxage et impression 3D. Les applications sont multiples, parmi lesquelles la capacité à usiner des formes complexes pour outillages.

Les systèmes conçus par Metrom sont multifonctionnels grâce à la grande rigidité de leurs structures en icosaèdres. Une base brevetée de tailles de modules cinématiques parallèles permet de proposer des solutions spécifiques.

Figure 2 – Cellules multifonctionnelles (Metrom)

De son côté, 3D Systems spécialisé en outils de conception et de fabrication additive, mettait en avant, pour la conception outillage, son outil CIMATRON, logiciel de conception spécialisé outillage, opérationnel de la CAO 2D-3D à la programmation des parcours d’usinage en commande numérique.

Figure 3-CIMATRON, outil de conception outillage (3D Systems)

Pour la production de modèles en cire pour la fonderie cire perdue, 3D Systems met en avant l’alternative aux productions en outillages traditionnels, de la fabrication directe de modèles 3D sur la ProJet MJP 2500 IC, avec l’argument revendiqué du gain de temps et de coût sur des séries intermédiaires, par rapport aux fabrications usuelles.

Figure 4 – Critères de choix entre injection de cires et FA (3D Systems)

Sur les outillages de grande taille (les tailles machine sont croissantes), on notera le stand démonstratif de Vetimec : « Think BIG and make it HAPPEN »… des moules sous pression qui peuvent dans certains cas peser jusqu’à 70 tonnes.

Figure 5 – Moules de grande taille (Vetimec)

Concepteur et fournisseur de machines sous pression à chambre chaude et chambre froide, Frech pour sa part met en avant une offre forte en termes de service sur les outillages. On soulignera notamment:

• Dans la vitrine des innovations en outillage, le FCC (Frech Core Casting) noyaux destructibles pour fonderie sous pression, le FGS (Frech Gating System) avec amenée du métal par des canaux chauffés et le FLM (Frech Laser Melting) appliqué au prototypage, aux productions en petites séries et au conformal cooling,

Figure 6 – Innovations process et outillage en FSP (Frech)

• Le service sur la conception et fourniture des outillages mis en avant, sous le logo “Frech Tooling” avec des conceptions assurées en Allemagne, et la production en Pologne,
• L’optimisation de la thermique avec les Laser Melted Cores (inserts issus de fabrication additive) connectés à de la micropulvérisation co-développée avec Wollin, et thermo-régulation multizone (10 circuits), limitant les contraintes et chocs thermiques sur l’outillage.

Côté Matériaux, Weldstone présentait pour sa part l’alliage à base de tungstène Anviloy®, qui vient concurrencer les aciers pour outillage H13 (en plus lourd). Initialement développé pour les moules métalliques (sous pression, coquille) et l’extrusion, l’alliage est désormais proposé en fabrication additive 3D (Figure 7) pour des conceptions de Conformal Cooling, en revêtement (dureté x6) et en fil pour réparation par soudure ou par rechargement. Fort d’un bas coefficient d’expansion thermique, d’une bonne conductivité thermique et de bonnes caractéristiques à haute température, l’alliage est particulièrement bien adapté pour les outillages d’extrusion et d’injection sollicités en fatigue thermique. Des développements sont en cours pour également le proposer en soudure plasma et soudure à arc.

Figure 7 – Alliage Anviloy® pour Conformal Cooling (Weldstone)

Dans les innovations présentées ou proposées par les PME, on notera un concept breveté inédit de boîte à noyaux (Figure 8) présenté par Advanced Core Solutions (ACS), permettant de réduire d’un tiers, les temps de cycles (injection et prise des noyaux), sans changer de liant. Le gain est rendu possible via un choix de matériau conducteur pour la boîte à  noyaux, et l’utilisation de la conductivité électrique propre aux liants inorganiques. Le procédé est plus productif, permet une prise plus homogène dans toute l’épaisseur du noyau, tout en conservant tous les autres avantages des liants inorganiques. On arrive ainsi à :

•  Des temps de cycle réduits jusqu’à 33%,           
• Une cuisson homogène dans toutes les zones du noyau,
• Une meilleure tenue au test en flexion,
• Une consommation d’énergie réduite,
• La suppression des opérations de post cuisson,
• La capacité à de plus grandes épaisseurs (>40mm),
• La réduction de la fatigue par usure des boîtes à noyaux,
• Une technologie adaptable sur des chaînes de production existantes,
• Une capacité de production augmentée grâce à des temps de cycle plus courts.

Le procédé est nouveau, et de premières démonstrations ont été faites sur ligne de production.

Figure 8 – Nouveau concept de boîtes à noyaux (brevet Advanced Core Solutions)

Dans les PME innovantes, on peut citer également Wolfenberger, fonderie acier dont le procédé propre Exacast® (Figure 9) fait appel à des modèles réutilisables en plastique, métal, bois ou silicone recouverts d’une céramique à durcissement rapide permettant la réalisation de géométries complexes à parois minces.

Figure 9 – Procédé Exacast® (ExaCast)

Des outils de conception aux solutions issues de fabrication additive, et innovations des PME, le secteur des outillages bénéficie aujourd’hui de multiples solutions dédiées à leur performance et durabilité.

(pour les innovations en fabrication additive métal et moules sable, voir les numéros précédents)

Si vous souhaitez obtenir des compléments d’information sur ces thématiques, n’hésitez pas à contacter Didier Linxe, Responsable Pôle Développement Méthodes et Ingénierie Numérique chez CTIF.