par Dominique Dubois : dubois.dominique@gmail.com

TraMetal a déjà eu l’occasion de visiter le pôle Style et Moules Prototypes du groupe ALLIO, à savoir les Ateliers Gilbert Garcia sis à Tremblay-en-France (93) qui ont rejoint le groupe en 2000. Cette fois-ci, le thème de la visite est le passage au travail en cinq axes avec le soutien de SESCOI au travers de Work NC. Face à une concurrence de plus en plus féroce et désireuse en outre d’améliorer qualité et délais, l’entreprise a basculé vers le 5 axes pour élever encore son niveau de prestations et de compétences. Si cette mutation était inévitable à terme, d’autant que la plupart des machines le permettaient, le choix de sauter le pas s’avérait stratégique dans un secteur d’activité où le savoir faire individuel reste primordial et la programmation en 2,5D la règle.


Fig. 1 - Cette forme en lab est en cours d’usinage sur cette Rambaudi. A voir l’empilage de blocs collés, ce brut n’a sans doute pas été réalisé par coulée. Notons que ce type de travail génère beaucoup de poussière chargée électriquement et qu’une bonne aspiration ne suffit pas toujours. Ce type d’usinage est réalisable en 3 axes + 2.







En revanche, sur cette autre Rambaudi, cette forme est bien usinable de préférence en 5 axes.



Les ateliers Gilbert Garcia
Chargé de réaliser les pièces mâles et femelles en résines, kayems et autres labs qui serviront pour des applications de pré-série automobiles de pièces plastiques ou pour valider des maquettes et des prototypes, l’établissement de Tremblay exécute aussi des outillages thermoplastiques en aluminium, et est aussi capable de retoucher des moules entièrement équipés ou des pièces à la demande. La taille des bruts est moyenne, c’est à dire de la taille d’une portière ou d’un hayon, d’une planche de bord ou de passages de roues. Afin d’obtenir des bruts adaptés, les opérateurs collent des blocs de résine entre eux ou usinent des formes mâles et femelles dans de gros blocs de polystyrène expansé. Ensuite ceux ci sont sanglés en place et la résine liquide est coulée dedans. Enfin, il suffit de récupérer les formes en résine obtenues et de les finir à la cote exacte avec un gain de temps considérable. Le principe n’est pas nouveau mais pour des pièces de cette taille, il faut oser.

Le parc machine a beaucoup évolué en six ans et presque toutes les machines sont aptes au cinq axes, hormis une FIDIA K165 survivante, avec des capacités conséquentes même si leur agilité pourrait être meilleure dans des matières aussi tendres. Remarquons que les parcours sont souvent moins rapides en travail cinq axes continu. Citons deux RAMBAUDI de 2700 x 2200 x 1000 mm utiles, parmi les plus âgées, deux JOBS Linx récentes dont une de capacité 4000 x 3000 x 1500 mm et aussi une FPT Dino de taille intermédiaire. Toutes ces machines ont des têtes bi-rotatives pour les deux axes rotatifs. Les vitesses de travail vont de 4 à 16 m/mn, ce qui est suffisant même si les modeleurs en souhaitent toujours plus, ne serait-ce que pour améliorer les états de surface.


Le choix d’une FAO cinq axes
Depuis une première licence en 1990, Work NC a progressivement accompagné l’évolution de la production avec aujourd’hui cinq licences flottantes dont des postes accessibles à l’atelier. Au départ, en 1990, l’entrée de SESCOI a été motivée par la possibilité unique de faire automatiquement les reprises d’usinage mais ce n’est ensuite qu’en 1995 que la deuxième licence fut acquise avec une mise à niveau générale des hommes et des logiciels ainsi qu’un virage net vers cette FAO au sein de l’entreprise. Jusqu’alors Sescoi n’était qu’un fournisseur parmi d’autres et d’ailleurs l’entreprise faisait et fait régulièrement des tests comparatifs entre différents éditeurs pour juger de leur progrès. Le cinq axes n’est rentré qu’en 2005 par la petite porte à cause des besoins de découpe initiés par un client de pièces composites. La cinquième licence a été mise en place cette année pour permettre aux opérateurs de modifier les parcours au sein de l’atelier. Avec surtout, au départ, le confort de pouvoir jouer sur les diamètres d’outils et d’intégrer facilement les sur-épaisseurs, ce qui est particulièrement aisé avec Work NC. Le travail des opérateurs est rendu plus autonome et intéressant et le gain de temps est important dans un métier où les délais sont souvent serrés.

De l’avis unanime, le passage au cinq axes a pu se faire en douceur grâce au soutien de Sescoi mais aussi du fait de la conception même du logiciel qui est précisément conçu pour convertir les fichiers 2D en tenant compte des spécificités de ce métier de modeleur.


Le point de vue de l’éditeur : Work NC G3 est un marchepied idéal pour le passage au 5 axes
L’usinage 5-axes se généralise, les utilisateurs ont donc besoin d’une méthode fiable et facile pour programmer les centres d’usinage sans renier tout l’existant en 2,5 D c’est à dire en 3 voire 4 axes. Le logiciel vedette de Sescoi a été développé avec comme objectif premier: la simplicité d’utilisation. Son module Auto 5 permet donc de convertir automatiquement les parcours 3 axes et 3+2 axes en parcours 5 axes simultanés. La programmation 5 axes est aujourd’hui à la portée de toutes les entreprises. La liberté étant laissée du choix de tout convertir ou de privilégier le travail en deux axes et demi sur des machines ou des pièces plus adaptées. Ce qui est d’ailleurs le cas au sein de l’entité de sous-traitance roumaine du groupe, qui se spécialise dans les gros usinages 2D, notamment pour le groupe DACIA.

WorkNC G3 possède des parcours d’ébauche, de reprise et de finition puissants et fluides. Avec Auto 5, ces parcours peuvent être convertis en parcours 5 axes permettant l’utilisation d’outils, plus courts, plus rigides mais également d’atteindre des zones difficiles d’accès. Parmi les avantages, on notera, la possibilité d’usiner une plus grande partie de la pièce en un seul montage sur la machine, la réduction du nombre d’opérations d’électroérosion et un minimum de vibrations. Ceci a un impact positif sur la qualité des surfaces ainsi que sur la précision. Pour les pièces qui, auparavant, nécessitaient un usinage en 3+2 axes, l’évolution vers l’usinage 5 axes réduit le temps de production car l’usinage ne s’arrête pas pendant les changements d’orientations et les imperfections dues aux recouvrements de parcours pouvant se produire en usinage 3+2 axes, sont éliminées. Et par-dessus tout, les parcours spécialisés 3 axes et 3+2 axes de WorkNC G3 peuvent être facilement et efficacement utilisés pour l’usinage 5 axes.

Fig. 3 - Sur cette image, un “moule “en polystyrène expansé vient de recevoir de la résine liquide qui mettra environ 24h pour durcir. La résine est nettement plus chère que le polystyrène et la finition des formes, sur lesquelles une garde de 20 mm a été prévue, ira très vite. Le pré usinage dans le polystyrène pouvant être fait sans précision et à grande vitesse.

Pour être performants, les parcours 5 axes doivent être fiables et sans collision. WorkNC G3, déjà réputé pour sa fiabilité, assure une sécurité identique pour l’usinage 5 axes. Le logiciel tient compte des limitations de la machine, y compris ses volumes physiques et les limites linéaires et rotatives de chaque axe et il effectue les basculements des axes rotatifs dès que cela est nécessaire. La solution de FAO de Sescoi peut également découper le parcours aux endroits profonds où l’outil n’atteint pas la matière à usiner et ensuite aviser l’utilisateur de la bonne longueur d’outil nécessaire pour finaliser l’usinage.

En complément du module Auto 5, cette solution FAO possède une gamme étendue de parcours 5 axes spécialisés. Celle-ci comprend un parcours de détourage avec le flanc de l’outil et un parcours 5 axes continus qui usine perpendiculairement aux surfaces, ce qui permet d’optimiser les mouvements de la machine tout en éliminant les opérations d’indexation. Le logiciel propose également des parcours dédiés à l’ébauche et à la finition de turbines ainsi qu’une suite de parcours d’ébauche, de reprise et de finition de pales qui contrôlent les mouvements de l’outil autour de la pale, en 4 axes réels tout en tenant compte de la cinématique de la machine. Tous les parcours bénéficient de la fonction de contrôle de collisions de WorkNC G3. Celle-ci offre aux utilisateurs un niveau de contrôle élevé de la trajectoire d’outil et leur permet de réaliser un usinage complet de pièces très complexes en toute sécurité.

Fig.4 - L’interface utilisateur de WorkNC Auto 5. L’écran montre l’interface graphique utilisateur d’Auto 5. Le groupe d’options supérieur est lié au module “3 to 5 axis” et l’utilisateur peut y choisir l’une des stratégies disponibles. En fonction de la stratégie, plusieurs paramètres de contrainte sont possibles. Le groupe inférieur est dédié au module “5 to machine”. Il permet de définir la machine et la condition de démarrage.


Des résultats et des applications chez AGG
La mise en place du module cinq axes s’est faite en 15 jours, y compris chez des opérateurs très habitués au travail en 2,5 D. De l’avis général, la cinématique des machines est mieux prise en compte avec des post-processeurs vraiment sur-mesure. La disponibilité et l’écouté des techniciens de chez Sescoi est unanimement saluée. Le langage unique de l’atelier est basé sur FIDIA. Pour l’instant, la nécessité d’un logiciel tiers de simulation anticollisions ne se fait pas sentir, d’autant que la simulation prend du temps et que le travail se faisant en deux équipes chez AGG, les programmeurs ont du mal à suivre. En effet, les usinages sont assez brefs et les pièces différentes se succèdent. De ce fait, l’implantation de postes flottants à l’atelier a permis de retrouver à la fois “de l’air” et apporter un travail plus intéressant pour les opérateurs qui préparent leur travail en temps masqué. Remarquons aussi que beaucoup de fichiers CAO reçus et importés appellent des travaux de “finalisation”. Sans compter que les prébruts en résine obtenus par coulage dans des formes en polystyrène demandent un travail complémentaire avant de faire gagner du temps, mais en usinage.

En 2001, avec des machines plus lentes, le travail en cinq axes ne s’imposait pas hormis le problème des reprises et le besoin d’un opérateur pour les corrections au pied de la machine. Avec le travail à grande vitesse, les possibilités de travail en temps masqué et la meilleure qualité des formes, le choix s’impose souvent de lui-même sur les machines récentes. Le cinq axes est aussi utilisé pour l’usinage de gabarits de contrôle et la découpe de pièces en carbone, une activité annexe chez Gilbert Garcia.

Sur une pièce type, un gain de 25% est obtenu en moyenne, avec des gains importants en qualité. Mais pour certaines pièces, le gain n’est pas évident et il est clair que les deux techniques sont et resteront complémentaires. Le choix se fait au niveau du programmeur méthodes, ce qui demande de l’expérience. Dans certains cas, une simulation interne est lancée, d’autant que les vrais outils et porte-outils ont été “rentrés”, ce qui affine le résultat. Chez AGG, les porte-outils sont frettés et équilibrés, notamment via le système Tribos de chez SCHUNK.

“Le modelage est un métier qui a tendance à se perdre” déplore M. Allio, “aussi, nous avons 3 apprentis actuellement avec la même démarche chez AGTX”





Fig. 5 - Cet opérateur sur JOBS prépare sa forme suivante en temps masqué sur une des consoles flottantes Work NC. Le langage étant commun à tout l’atelier- Fidia - les opérateurs sont polyvalents en cas de besoin.


Et maintenant ?
Elargir le champ d’application du 5 axes, profiter du retour d’expérience, former tous les programmeurs, faire des essais sur différentes pièces, voici quelques axes de progression tels que Philippe Kuint, le responsable CFAO du pôle Ile de France, les envisage. Les gens de chez AGG aiguillonnent volontiers leur éditeur fétiche afin de voir des solutions métiers incluses ou des fonctionnalités nouvelles, ce qui est très utile aux développeurs de Sescoi.

En outre M. Guillaume Allio a chargé M. Michael David, ingénieur stagiaire chez AGG de préparer un passage à une solution ERP de type Workplan qui concernerait tout le pôle y compris l’implantation roumaine. Ce projet permettrait de mieux travailler sur la gestion d’un projet “ à l’affaire” qui fait appel à des compétences multiples et d’y associer le bureau d’études. La stratégie de l’entreprise visant les pièces unitaires à haute valeur ajoutée de type automobile ou aéronautique. M. Guillaume Allio souhaite pouvoir proposer une offre de service globalisée, ce qui ouvrirait sans doute les portes des constructeurs allemands. Le fructueux partenariat entre Allio SAS et Sescoi a encore de beaux jours devant lui.
 

On distingue les principales stratégies 5 axes suivantes :

Normal à la surface : L’outil suit le côté normal à la surface.
Angle constant : Tout axe fait partie d’un cône ayant un angle constant. L’autre degré de liberté provient du côté normal à la surface ou de l’entité directrice (par exemple un point ou une courbe).
Guidé : La distance la plus courte vers une entité directrice (par ex. un point ou une courbe) définit l’axe d’inclinaison.
Spécifique à la surface : Les contraintes sont données par la surface elle-même. Les parcours d’usinage roulant où l’outil roule le long d’une surface réglée ou les stratégies pour les tubes et les turbines en sont des exemples.

Le groupe Allio est devenu un acteur important en modelage/prototypage et fabrication d’outillages destinés aux mondes de l’automobile, de l’industrie aéronautique et de la construction navale.

Le groupe dont M. Guillaume Allio est le directeur général, se divise principalement en deux pôles, “Prototype, Style” et “Modelage, Outillages”, cette dernière entité étant basée en région nantaise. La société Gilbert Garcia appartient avec AGTX et SNPMR au premier pôle, sis en région parisienne.

Ce pôle de 60 personnes pèse 10 millions d’euros au total, travaillant à 90% pour le marché automobile.

Les AGG emploient 35 personnes pour un CA de 5 millions. AGTX, créée en 2004, produit des pièces et des prototypes, en dépôt à fil ou par frittage de poudres.

SNPMR étant spécialisée dans les maquettes physiques concernant les fonctions éclairantes des véhicules.

Voici un groupe qui a atteint la taille critique à l’allemande, gage de pérennité et surtout d’être un partenaire crédible pour les grands comptes, capable d’investir en machines et en hommes pour assurer la meilleure qualité et service possible.