Par Dominique DUBOIS

Dans le numéro précédent, une première partie de ce compte-rendu a permis de passer en revue, de manière non exhaustive le, frettage, la fabrication rapide de pièces en métal dense, les outils instrumentés et la mesure embarquées. Cette exposition dont la renommée s’étend mondialement est un événement majeur dans la profession et, pour ceux qui n’ont pu s’y rendre, voici une seconde partie de ce tour d’horizon des nouveautés ou des techniques prometteuses, détectées lors de cette édition 2004 d’EUROMOLD à Francfort.

Les machines
Des modèles assez peu connus et de réelles nouveautés rendaient les allées pleines de surprises intéressantes

- ZIMMERMANN BOKÖ : une nouvelle tête de fraisage à deux axes rotatifs, la VH6 avec la technologie MuST, c’est à dire à broches interchangeables. Equipée de deux moteurs couples sans jeu, un verrouillage hydraulique est disponible sur chaque axe pour le travail en positionné. Trois différents types de broches en cassette sont prévus en changement rapide standard  : l’une est prévue pour l’ébauche (41 kW à 7 500 t/mn), une autre pour le contournage en finition et semi-finition (20 kW à 35  000 t/mn) et la troisième pour les travaux courants à charge moyenne (50 kW à 24  000 t/mn). En standard, le changement se fait manuellement mais deux options permettent une manœuvre semi-automatique ou complètement automatisée. Cette nouvelle tête est notamment montée sur la machine à portique présentée à Euromold, la FZ42. La dynamique est élevée avec 30 m/mn au rapide, 120°/s en axes rotatifs et 5 m/s2 en accélération pour une machine de capacité 25 000 x 3 000 x 1750 mm au plus (fig. 1).

Fig. 1 - La ZIMMERMANN BOKÖ FZ42 est une grande machine à portique, construite avec des montants très rigides. Les axes rotatifs sont donnés par les différentes têtes de travail proposées en option.

- Deux machines dédiées aux travaux de forme chez DMG avec la 75 et la 105V Linear. Disponibles avec ou sans table birotative, et donc en 3 ou 5 axes, ces centres de fraisages bénéficient d’une dynamique élevée - 25 kW à 18 000 t/mn, 90 m/mn au rapide sur les axes linéaires avec jusque 2G en accélération - sans parler de la broche optionnelle à 28 000 t/mn. Ces deux machines ne différent que par la capacité en X soit, respectivement, 750 et 1050 mm pour 600 x 560 mm en Y et Z. Le changeur à 30 poches en HSK 63 complète le tableau (fig. 2).

Fig. 2 - Les DMG 75 et 105 V sont des centres de fraisage, ici présentés en version cinq axes, très efficaces pour les travaux de formes complexes dans des tailles moyennes avec une dynamique élevée.

- Une autre machine pour le travail des formes, la VM-3 de HAAS avec un rapport qualité prix intéressant  - pour moins de 80 000 euros - cette trois axes dispose d’une broche de 22 kW à 12 000 t/mn à entraînement direct en SK 40, d’une surface de travail de 1016 x 660 x 635 mm avec une avance rapide de 18 m/mn. Toujours chez Haas, pour des formes plus complexes et un budget de 136  500 euros, la VF-5TR dispose d’une table bi-pivotante, d’une broche de 15 kW à 7  500 t/mn, d’un diamètre utile de 210 mm sur la table ainsi que de 12,7 m/mn en avance rapide sur les axes linéaires (fig. 3).

Fig. 3 - La VM3 Moldmaker de chez HAAS est une machine à broche verticale, pouvant toujours recevoir une table rotative ou basculante. Son rapport qualité/prix est des plus intéressants.

- DEPO exposait son offre globale pour la réalisation de formes et d’outillages. Au-delà des outils et porte-outils propres à la marque, des machines à hautes performances étaient en démonstration. Citons la série des centres de fraisage horizontaux HC 1212/1612/2012. Ces machines sont prévues en quatre axes mais peuvent recevoir un cinquième axe avec une table rotative à axe horizontal. La broche en HSK 100 développe 25 kW à 12 000 t/mn avec 200 Nm de couple, la capacité est de 1 200 x 1 200 x 800 mm pour 30 m/mn au rapide et 3 m/s2 en accélération. Des pièces de 10 tonnes sont acceptées sur ces lourdes machines (30 t). La CN est une Heidenhain iTNC530, un support coaxial pour une deuxième broche est prévu d’origine, en principe 8 kW à 20 000 t/mn. Une broche à air comprimé passant en changeur est aussi possible, offrant 40 000 t/mn. Notons que la précision est accrue grâce aux trois axes linéaires horizontaux fonctionnant en Gantry (fig. 4).

Fig. 4 - La DEPO HC 1212 est une machine à broche horizontale équipée d’une table rotative surmontée ici d’une tour de bridage. La productivité est élevée avec une excellente précision.

- HANDTMANN exposait - entre autres - son UBZ-NT-G, grande machine à portique fonctionnant en Gantry sur la traverse. Cette machine cinq axes est configurable suivant les requêtes des utilisateurs et offre une table large de 3 m en Y et de longueur variable en X - jusque 50 m -, des broches interchangeables en automatique allant jusque 100 kW ou 30 000 t/mn, un bâti en béton polymère, une CN choisie parmi les plus performantes -SIEMENS 840D, FIDIA C20Xpower, HEIDENHAIN i-TNC530, etc - et une excellente qualité de construction habituelle pour cette marque largement centenaire (fig. 5).

Fig. 5 - La HANDTMANN UBZ-NT-G est capable des travaux les plus lourds en cinq axes. Cette machine est entièrement configurable suivant les souhaits de l’acquéreur.

- Nouvel exposant à Euromold, OKUMA mettait l’accent sur son centre d’usinage vertical cinq axes MU-400VA. Disposant d’un espace de travail de diamètre 600 x 400 mm, d’une broche haute fréquence atteignant 35 000 t/mn et d’une construction très rigide, cette machine est destinée aux usinages de formes complexes. Ayant des performances équivalentes mais avec une palettisation de 400 x 400 mm, le centre de fraisage horizontal MD-400H est capable de compenser automatiquement les variations dimensionnelles dues aux changements de température (voir TraMetal, No 88, pages 38 et 40). Ces deux machines bénéficient de plus de règles optiques, de moteurs d’axes et d’une CN entièrement d’origine OKUMA (fig. 6).

Fig. 6 - Le centre de fraisage vertical de formes MU 400 VA  construit par OKUMA est une machine de haute précision dotée des meilleurs équipements du constructeur. Cette machine compacte est conçue pour le travail en UGV.

- Autre machine à portique recevant des têtes à deux axes rotatifs à moteurs couples, la toute nouvelle ENDURA 900 LINEAR de chez FOOKE. Les trois axes reçoivent des moteurs linéaires leur permettant 65 m/mn pour une capacité de 2 à 25 m en X, 2 à 4 m en Y et 800 à 2 000 mm en Z. L’accélération atteint 1 G et la précision de positionnement 15 µm. Trois têtes sont livrables au choix, la 904 de 30 kW à 22  000 t/mn pour 28 Nm, la 905 avec 28 kW à 18 000 t/mn mais un couple de 89 Nm et enfin la 906 de 30 kW à 24 000 t/mn pour un couple de 12 Nm en version rectification ou de 21 kW à 9 000 t/mn pour 211 Nm en version ébauche lourde. On notera que les axes de rotation sont équipés de moteurs couples freinés (fig. 7).

Fig. 7 - L’Endura 900 Linear est la dernière-née du constructeur FOOKE. Tout un panel de têtes est prévu pour cette robuste et précise machine à portique.

- Chez ALZMETALL on remarquait un centre de fraisage vertical doté d’une structure rigide prévue pour fonctionner en Gantry et étudiée par la méthode des éléments finis et validée en analyse modale. Les avances rapides atteignent 60 m/mn, l’accélération 1G pour une capacité de 800 x 800 x 600 mm. La broche offre 24 000 t/mn et la table rotative optionnelle un diamètre de 610 mm. Le magasin d’outils standard de 33 outils peut passer à 120 poches en DIN 40 ou HSK 63. La précision ressort à +/- 7 microns et la machine est remarquablement stable face aux changements de température ambiants. Cette unité est désignée 800/3 en version 3 axes et 800/5 équipée d’une table basculante bi-rotative (fig. 8).

Fig. 8 - La GS 800/5 construite par ALZMETALL présentée ici est une unité très performante et productive équipée d’une table basculante bi-rotative.

- Chez KASTO, une nouvelle machine à scier à ruban vertical, la KASTO VERTICAL précisément, offre une capacité de 680 mm et la motorisation de 4 kW autorise des vitesses de coupe allant de 17 à 110 m/mn. La table est, bien entendu, commandée numériquement en X par une vis à billes (fig. 9).

Fig. 9 - Chez KASTO, la nouvelle scie à ruban numérisée, désignée Vertical, offre puissance et capacité importante - 680 mm - avec une excellente compacité.

- L’allemand PASO présentait sa nouvelle machine à graver de haute précision, la Compact CO, de type à traverse haute et broche haute fréquence. Equipée d’un axe rotatif sur un diviseur, il est possible de graver sur des objets cylindriques. La précision est de +/- 4 microns et la broche standard offre 1,2 kW pour 80 000 t/mn, ce qui autorise des applications de copiage fin. Les changements d’outils peuvent être automatisés et les vitesses d’axes atteindre 20 m/mn (fig. 10).

Fig. 10 - Cette machine à graver, présentée par PASO est construite comme une machine-outil et capable de travaux de copiage léger avec une précision très convenable en plus de ses possibilités en gravure fine d’objets cylindriques, notamment.

Des postes d’entretien pour moules et outillages
Tendance déjà en germe depuis un certain temps, la remise en état sur site des moules et outillages de presse par rechargement laser se généralise chez tous les grands acteurs du secteur. Ce sont de véritables postes mobiles, souvent pourvus de bras articulés qui vont jusqu’à l’outillage à réparer voire sur la machine elle-même si besoin. Une loupe binoculaire et un écran de protection sont embarqués sur la tête laser. Un des plus pratiques appareils présentés à Euromold était l’ALM 150 Mobil de chez ALPHALASER avec 100 joules disponibles (fig. 11).

Fig. 11 - L’Alm 150 Mobil de chez ALPHALASER est un très bon exemple des unités mobiles de réparation de moules et d’outillages par laser que l’on peut trouver aujourd’hui. Le bras équipé d’un contrepoids est très facile à positionner et l’opérateur est bien installé pour travailler sur les pièces les plus lourdes.

Un matériel équivalent est, entre autres, disponible chez ROFIN sous le nom de Starweld Tool Open. Cette machine mobile à bras de 150 W utiles vient compléter une gamme déjà composée de machines fixes pour des outillages transportables ou des matrices, poinçons, etc. (fig. 12).

Fig. 12 - La tête du Starweld Tool Open de chez ROFIN est un autre exemple de ces unités mobiles et performantes.

TRUMPF, fort de son expérience dans ce domaine présentait des machines pour tous les cas de figure, de la cellule fermée abritant un bras articulé à la superbe DMD 505, déjà décrite, qui est un véritable centre de dépôt laser numérique automatique, que l’on pourrait classer dans les "machines travaillant par ajout de métal" par opposition aux centres d’usinages classiques. A noter que contrairement aux matériels décrits plus haut, Trumpf a choisi, avec son Powerweld Multiflex, la solution du montant mobile et du bras télescopique rigide (fig. 13 et 14). Dans la rubrique "sources laser de grande puissance", Trumpf exposait son HLD 4506 en laser pompé à diodes, de 6 kW au nominal mais surtout de 4500 W "laser" en continu, avec une qualité de faisceau de 25 mm.mrad.

Fig. 13 - Pour des outillages déplaçables, le constructeur TRUMPF a choisi ce type de montage à colonne et bras/bélier pour une meilleure rigidité.

Fig. 14 - La DMD 505 de TRUMPF est une machine aussi impressionnante qu’ambitieuse. Les pièces fabriquées, notamment des petits moules ou matrices, ouvrent des horizons intéressants à la profession.

Nettoyage de moules et d’outils de presse
La projection de glace sèche de CO2 présente de nombreux avantages pour nettoyer des surfaces métalliques complexes : pas de résidus car la sublimation en gaz est immédiate, par d’attaque des angles vifs, des surfaces sèches en fin d’opération et pas de démontage ou de refroidissement nécessaire. La glace sèche est obtenue en détendant brutalement du CO2 à basse température et en l’envoyant dans une buse de 1,7 ou 3 mm de diamètre à -78,9°C. Le système Ascojet du fabricant ASCO, envoie ces cristaux à 300 m/s et le choc thermique détache les saletés, résidus plastiques ou autres des parois à nettoyer. Les unités Ascojet sont mobiles et compactes afin de pouvoir nettoyer les outillages en place sur les machines ou les presses.

Chez WKD, le fabricant du célèbre Flex-Hone, deux nouveaux produits étaient présentés. La Wheel-Flex-Hone qui est une roue équipée de petites boules abrasives au bout de tiges flexibles de nylon. Ce produit est très efficace pour ébavurer les arêtes et les surfaces irrégulières. L’autre procédé est une méthode de nettoyage des moules et matrices par projection de micro-billes d’acier inoxydable. Grâce à ce métal plus mou que les surfaces traitées à nettoyer, les géométries fragiles ne sont pas émoussées et les surfaces entamées. La durée de vie des petites billes sphériques est, en outre, élevée (fig. 15 et 16).

Fig. 15 - Les micro-billes d’acier inoxydable tendre sont montrées en rapport avec une tête d’allumette pour donner une idée de la finesse des nettoyages possibles avec le procédé de WKD.

Fig. 16 - Cette roue est farcie de petites massues flexibles qui sont constituées d’abrasif et sont très efficaces contre les morfils et autres bavures de découpe.

En attachements
Les mandrins à pince à faux rond réglable ont le vent en poupe aussi bien chez le fabricant turc EROGLU (fig. 17) avec ses mandrins Micro-Mec ou le japonais NT Tool avec ses R-Zero. Ces deux spécialistes annoncent des faux ronds inférieurs au micron en bout d’outil monté. Chez SCHUNK, les mandrins Tribos Polygon offrent 3 microns de faux rond avec un équilibrage à haute vitesse et une capacité de serrage débutant à 0,3 mm pour un faible encombrement.

Fig. 17 - Les mandrins Micro-Mec du fabricant turc EROGLU annoncent moins de 1 µm d’erreur en concentricité après réglage du faux rond. C’est un peu le principe des mandrins équilibrables mais, cette fois-ci, on joue sur l’orientation de la pince support via des vis de compensation. Il est possible de "rattraper" jusque 100 µ et le réglage peut se faire sur la machine.

Chez SANDVIK Coromant, la déclinaison des applications réalisées avec les barres et support "Silent Tools" développées avec le norvégien TEENESS se poursuit. Rappelons, pour simplifier, qu’il s’agit de porte-outils allongés creux dotés d’un véritable amortisseur de vibrations à huile et d’un batteur sur caoutchouc. Les résultats sont impressionnants au point que le niveau de vibration constaté à 14 x D est équivalent à celui d’un outil normal à 3 x D. Le montage d’une fraise de série 300 à pas fin au bout des plus longues rallonges donne des résultats remarquables en usinage à Z constant ou en tréflage du fait de sa coupe très légère et de l’amortissement des vibrations d’usinage (fig. 18).

Fig. 18 - Ce Silent Tool de SANDVIK Coromant est pourvu d’une tête amortie au moyen d’un piston muni d’une tête en élastomère, baignant dans l’huile. Le principe rappelle, un peu, les batteurs de suspension Citroën.

Des têtes bi-rotatives
Le fabricant italien de broches hautes fréquences adaptables sur machines de fraisage ou rectifieuses CYTEC en est logiquement venu à proposer sa propre gamme de têtes complètes offrant deux axes rotatifs. Tous ces produits sont équipés de moteurs couples performants à entraînement direct et freinés. La nouvelle S8, par exemple, une des plus petites de la gamme, existe en version à axe déporté avec une broche de 15 kW à 24 000 t/mn ou en version "enchappée" avec une broche de 8 kW à 24 000 t/mn. L’encombrement est réduit, la qualité de construction indiscutable et les durées de vie vérifiées des broches, largement au-dessus de la moyenne. La précision de positionnement atteint 2 millièmes de degré, la vitesse de rotation 360°/s et le poids de l’ensemble 2000 daN (fig. 19).

Fig. 19 - Cette broche à axe déporté, de type universel, de chez CYTEC, montre bien ses moteurs linéaires-couples et les nouvelles possibilités en puissance, encombrement et rendement offerts par ce type de construction.

Remarquée également chez FOTEC, les têtes GDM développées au sein du centre de recherche et développement de Chemnitz. Trois modèles de 5 à 30 kW et de 42 000 t/mn à 20 000 t/mn sont prévus. Les entraînements sont directs par moteurs couple et toutes les options ou aménagements spéciaux sont envisageables. Ce genre de produit s’adresse aussi bien aux machines de qualité à rétrofiter qu’aux machines spéciales et standards, y compris dans les usinages de plastiques et de bois.

De nouveaux matériaux
Chez EOS, avec la nouvelle machine de frittage laser de poudres métalliques M270 équipée d’un laser à fibre optique, de nouvelles matières font leur apparition . Ainsi trouve-t-on, à côté du titane pur, le Ti-Al6-V4 permettant des pièces avec moins de 0,5% de porosité, des alliages de chrome/cobalt pour le bio-médical et des aciers inoxydables et autres inconels. Il s’agit là de fabrication directe en petite série et non plus de prototypage.

La société GLEICH proposait grâce à une licence du japonais Shinko Wire, une mousse d’aluminium désignée Alporas. Cette mousse est incombustible, excellent isolant thermique, n’absorbe pas les liquides, a une densité de 0.24 environ, une remarquable capacité d’absorption des chocs comme du bruit et constitue un blindage électromagnétique très efficace. La taille maximale des plaques atteint 700 x 2 400 mm pour 400 mm d’épaisseur. Les plaques peuvent être livrées brutes ou revêtues de métal (fig. 20).

Fig. 20 - Les mousses d’aluminium d’ALPORAS ont des caractéristiques remarquables et les applications en cours sont nombreuses et innatendues.

Autre matériau en mousse d’aluminium développé par le Fraunhofer IFAM de Brême est le Foaminal. Les nodules de mousse d’aluminium sont obtenus à partir de poudre métallique frittée avec des bulles et sont ensuite introduits dans un moule de forme. Les pièces obtenues ont des aspects de surface lisses et résistants avec une âme en mousse cellulaire, exactement comme un os humain ou même un os de seiche. Sur un pignon, l’absorption des bruits de fonctionnement est remarquable et la liste des applications en cours est considérable. Le procédé s’applique aussi aux cuivres, aux aciers, au zinc et aux alliages de titane. Les caractéristiques mécaniques sont fort intéressantes et l’on retrouve les possibilités incroyables des os. www.ifam.fraunhofer.de (fig. 21). Toujours à l’IFAM, on remaruqiat la systématisation de la fabrication de micro-composants, typiquement de la taille de quelque dizaines de microns. Obtenus par des machines de dépôt de poudres faites de nanoparticules, les structures réalisées sont ensuite frittées par cuisson. Par exemple, des pignons de 850 µm sont réalisés en série par cette méthode appelée µ-MIM (fig. 22).

Fig. 21 - Un exemple des pièces obtenues par le procédé moussé/moulé de l’IFAM. Ces composants avec une âme en mousse métallique et une peau lisse et solide ont des propriétés qui intéressent aussi bien les secteurs automobiles qu’aéronautiques.








Fig. 22 - Les petits pignons à côté de la pièce de monnaie sont produits en série par le procédé µ-mim, de micro déposition métallique.

Dans le domaine des bio-matériaux, le groupement CAESAR (Center of Advanced European Studies and Research) travaille sur des machines de stéréolithographie à réaliser des prothèses bio-compatibles et tente des reconstructions osseuses ou faciales en 3D. Un matériau en granules de type Hydroxyapatite (HA) se prête bien à la reconstruction de matrices de croissance osseuses, comme souhaitées dans les cas de reconstruction de mâchoire inférieure suite à un accident ou un cancer. Cette céramique est colonisée par les tissus osseux et doit donner la forme de la partie manquante. Des morceaux de calotte crânienne ou des prothèses silicone de chirurgie faciale, des oreilles de remplacement, etc, figurent parmi les composants étudiés (fig. 23).

Fig. 23 - La vertèbre, comme la mandibule installée sur ce squelette, sont en mousse métallique recouverte d’une peau métallique dure, exactement comme un os au matériau près. Les applications dans le domaine bio-médical progressent rapidement.

Nouveautés en revêtements
Tout spécialement dédié au travail des matières plastiques, le nouveau dépliant BALZERS passe en revue les principaux revêtements de la gamme. Les Balinit "A" et "D" semblent être les plus polyvalents dans la plupart des matériaux plastiques, le Futura nano n’étant pas destiné à ce type d’usinage. Par ailleurs un nouvel opus du guide des revêtements est accessible en ligne dans une présentation enrichie et intégrant les dernières nouveautés et les matériaux "à la mode" www.coating-guide.balzers.com. Citons aussi un revêtement de nouvelle génération, l’Alcrona, qui est à base de nitrure de chrome/aluminium (AlCrN). D’une grande dureté (3200 HV), il est caractérisé par une excellente résistance à l’oxydation (1100°). Conçu pour le fraisage d’ébauche et de finition avec des outils en HSS, carbure ou à plaquettes carbure, il donne aussi des résultats intéressants en taillage ou en tournage sur des plaquettes CBN. Il peut être utilisé à sec ou avec lubrification. Ce revêtement monocouche de couleur bleu-gris est en place depuis déjà plusieurs mois dans la plupart des centres Balzers.

Le graphite, chargé ou non en cuivre, est un matériau terriblement abrasif à usiner. la raison en est le frottement des grains de poudre de graphite entre l’arête de coupe et la surface usinée. L’explication réside dans le fait que ce matériau n’étant absolument pas élastique, des copeaux ne peuvent pas se former de façon cyclique et régulière comme dans l’acier. Pour lutter contre cette usure accélérée, CEMECON améliore régulièrement son revêtement CC DIA, 100 pour cent diamant. Un gain en durée de vie pour des outils carbure revêtus TiAlN qui peut atteindre 15 fois, justifie pleinement la dépense sur des outils à la géométrie adaptée. Une autre nouveauté pour le même fournisseur, est le TINALOX SN qui est un "supernitride" destiné au travail dans les inox réfractaires, les fontes, les aciers et les inoxydables en général. De couleur bleu foncé, ce revêtement accepte aussi bien de travailler à sec ou sous lubrification et donne un état de surface soigné. La nano-structure de ce produit lui confère une excellente adhésion et une tenue élevée à l’oxydation. A noter que Cemecon vient d’obtenir la confirmation du brevet original du revêtement TiAlN, datant des années 80.

Comme on le voit au travers de ces compte-rendus (dans cette édition et celle du mois précédent), loin d’être exhaustifs, l’exposition Euromoold 2004 présentaient de nombreuses nouveautés et applications méritant que l’on s’y arête. La prochaine exposition que ne manquera pas de visiter la rédaction de TraMetal se tiendra du 30 Novembre au 3 décembre 2005, toujours à Francfort.