Usinage des Composites en PME

Usinage des composites
Journée technique Oct.2012

Lycée Lamarck

Usinage des Composites en PME
Des Besoins Industriels
Dans des Domaines Très Variés

Eric GALLET
Resp. Commercial
Pôle Procédés Performants et Innovants


Lycée Lamarck Usinage des composites ?

De quoi parle-t’on ?
Au départ : Une multitude des fibres, de résines, et de procédés de
transformation :
Les Fibres
Fibres longues, tissées ou non, avec différentes orientations, différents
types,
Fibres courtes, différents types,
Les Résines :
Résines Thermodurcissables,
Résines Thermoplastiques,
Matériaux sandwichs
Les Procédés de mise en œuvre :
Moulage au contact,
Projection simultanée,
Drapage,
Infusion,
RTM,
Enroulement filamentaire,
Pultrusion,


Lycée Lamarck Usinage des composites ?

De quoi parle-t’on ?
A l’arrivée : Une pièces brute à terminer, à détourer :
Effets de bords : fibres sèches, porosités, défauts géométriques,
Précision dimensionnelle : zones d’accostage, perçage pour l’assemblage,
Pièces sensibles : prélèvement d’éprouvettes suiveuses dans des
surlongueurs.

Pourquoi ne réalise-t’on pas des pièces cotes finies ?
Limitations liées à certains procédés de transformation,
Photos site web PLASTIMA
Précisions requises,
Intégration de fonctions (inserts métalliques, interfaces d’assemblage, …).


Lycée Lamarck Usinage des composites : Domaines en PME.

Usinage des composites : 2 domaines distincts
Les transformateurs, avec ou sans produits propres, souvent des TME :
Machinisme agricole, cuves, …
Nautisme, accastillage, …
Bâtiment (salles de bain, cabines de douche, vasques, …)
Aviation légère …

Photos site web PLASTIMA & BJF Composites


Lycée Lamarck Usinage des composites : Domaines.

Usinage des composites : 2 domaines distincts
Les usineurs « métal », dont un tissu de sous-traitance usinage, qui voient
souvent les composites comme une voie de diversification :
Aéronautique, automobile,
Nautisme,
Manutention-levage,
Ferroviaire,
Energie,
Mécanique générale, mécanique de précision,
…


Lycée Lamarck Différents domaines / différents besoins

Les grands domaines : 1 – Les transformateurs avec ou sans produits propres
Présentation :
Souvent des TPE, dont la transformation est le cœur de métier,
Corollaire : Les compétences sont souvent peu ou pas mécaniciennes,

Mise en œuvre du parachèvement :
Dans la majorité des cas, l’usinage ou le parachèvement se fait manuellement,
A la disqueuse pneumatique,
A la scie à ruban,
A la cale à poncer,
…
De façon très artisanale !



Les grands domaines : 1 – Les transformateurs avec ou sans produits propres.
Problématique :
Problèmes d’hygiène et sécurité :
Environnement poussiéreux,
Troubles musculo-squelettiques : absentéisme important,
Risques de coupures (scie à ruban en particulier).
Facteurs humains :
Soin apporté à l’opération : Taux de rebut associé,
Précautions prises : Risque d’accident.
Difficultés à mécaniser :
Souvent de très petites séries répétitives,
Grande variabilité des pièces,
Importance des coûts d’outillages,
Difficultés pour regrouper en lots économiques,
Regroupement en lots <> LEAN



Problématique :
Charge :
Faible Valeur Ajoutée : Disproportion entre les temps de montage et réglage,
par rapport au temps de détourage,
Charge de détourage souvent faible : charge correspondant souvent à
seulement une équipe,
Chaîne numérique :
Les modèles numériques n’existent pas toujours,
Compétences limitées en programmation, et plus généralement en
mécanique (notions de conditions de coupe, connaissance des outils, des
méthodes de réglage, …),



Mécanisation : Réalisations.
Besoin de solutions flexibles : outillages modulaires.



Besoin de solutions flexibles : mise en œuvre de solutions robotisées.

Crédit Photo PFT85



Programmation intuitive et rapide.

Photos SME Robot



Mécanisation : Développements en cours.
Investissement dimensionné au juste nécessaire sinon ROI impossible.

1,5 M€ Pertinence des Machines à portique ou à
solutions robotisées traverse haute mobile de
GRANDES DIMENSIONS
d’investissement
Montants

Centres d’usinage de Robots Usineurs
petite et moyenne embarqués
dimension

Cellules avec Robots Volume
Usineurs de travail
75 k€
0,5 m3 180 m3 900 m3



Solution robotisées embarquées

Source internet



Mécanisation : Développements en cours.
Investissement dimensionné au juste nécessaire sinon ROI impossible.

Solutions mobiles et
déplaçables pour les
pièces de grandes
dimensions.

Source A&E Yatch Services



Les grands domaines : 2 – sous-traitants en usinage « métal » qui cherchent à se
diversifier.
Présentation :
Compétences mécaniciennes fortes,
Compétences matériaux quasi-inexistantes : on ne fait parfois pas la différence entre
un Thermoplastique et un Thermodurcissable.
Usinage de pièces souvent à forte valeur ajoutée,
Usinage de pièces souples/flexibles.

Mise en œuvre de l’usinage des composites :
Souvent par adaptation de machines à portique existantes :
Sous l’aspect de l’hygiène et sécurité (aspiration ou lubrification),
Protection des liaisons mécaniques de la machine (guidage, vis-à-billes, …).



diversifier.
Problématique :
Méconnaissance de la nocivité des défauts d’usinage :
Par l’usineur,
Par le donneur d’ordres dont les spécifications sont souvent très vagues.
Grossissement
×7
Nocivité selon :
Grossissement
× 45
La nature du défaut,
Défauts en détourage La taille du défaut,
Plis non coupés francs
L’endroit où se situe le
Ecaillages,
Délaminages,
défaut,
Brûlures superficielles. Chargement de la pièce,
Modes de sollicitation,
Mode de propagation, …
Grossissement Critères d’acceptation en fonction
× 90
de ces paramètres.



diversifier.
Problématique :
La méconnaissance des matériaux et des procédés de mise en œuvre entraine une
inefficacité à mettre en œuvre les solutions adéquates :
Exemple - Respect des états de surface : Stratégies d’usinage parfois inadaptées
!

50

Pa (µm)
Travaux de X.M. WANG 40

et L.C. Zhang 30

20
University of Sydney expérimental
Travaux de A. Boudelier 10 scanné avant usinage
scanné après usinage
IRCCyN 0
D16 G427 G602 G852 G1182 G852 G852
D16 D16 D16 D25 D12
f (mm/tr)
Université de Nantes



diversifier.
Problématique (suite) :
Un parc machine existant très typé « Métal »,
Absence de bases de données de coupe pertinentes : infinité de matériaux,
Méthodes de détermination des conditions de coupe type « Couple Outil-Matière »
pas toujours transposables au domaine des composites,
Usinage de pièces souples/flexibles : problématique outillage de prise de pièces,
Contrôle de pièces souples/flexibles : méthodes de contrôle adaptées,
Présence de contraintes internes liées au procédé : relaxation en usinage et grandes
déformations associées.

Perspectives :
Préciser mieux le besoin fonctionnel (tolérances de fabrication, comment elles
doivent être contrôlées, quels défauts admissibles, non admis et critères associés),
Formation spécifique « Usinage des Composites »,
Adaptation des machines vis-à-vis des aspects H&S,
Qualification d’une méthode simple et fiable pour déterminer les conditions de coupe
: trop d’empirisme aujourd’hui dans le domaine des composites !


Lycée Lamarck Synthèse & Conclusion.

Des enjeux importants pour les PME :
Industrialiser ses process :
Par la mécanisation,
Par rapport aux problèmes de TMS et H&S.

Problème : la mécanisation constitue souvent un saut technologique important !

Qualités requises des solutions mécanisées :
Rechercher des solutions innovantes :
Dimensionnées au juste besoin,
Permettant un avantage concurrentiel important.
Corollaire - Risque :
Besoin de qualifier ces solutions,
Une PME n’a pas le droit de se planter : les erreurs se paient cash !


Lycée Lamarck Synthèse & Conclusion.

Des enjeux importants pour les intégrateurs :
Lorsque le parachèvement est manuel :
Flexibilité de solutions proposées,
Solutions au juste coût compte-tenu de :
la charge,
La faible valeur ajoutée de l’opération.
Impératif : prise en compte des flux de pièces.

Pistes de solutions pour les PME et intégrateurs :
Qui paie ? Comment financer ces développements ?
Mutualisation des besoins et moyens :
Unité Pilote à Dispositif Partagé,
Projets collaboratifs …

Journée technique Stratégie et expertise du Cetim Usinage des composites
Oct.2012

Lycée Lamarck dans les composites

L’expertise Cetim Composite : La stratégie Cetim Composites :

Centre d’expertise depuis plus de 40 ans Créer le laboratoire d’essais aéronautiques de
Plus de 100 Docteurs, Ingénieurs et Techniciens référence mondiale
Un réseau européen dans les caoutchoucs et Développer une Plate Forme Enroulement
les matériaux composites Filamentaire grande vitesse
Partenaire associé de Technocampus EMC2 Mettre en œuvre une ligne pilote grande cadence.
(plate-forme dédiée aux matériaux composites)
à Nantes avec EADS et Airbus depuis 2008.
4 M € d’équipements de fabrication investis sur
2 500 m2 .
Un programme de recherche de 10 M € sur le
design et le process des composites.
Un programme de recherche de 12 M € sur les
technologies d’assemblages multi matériaux
lancé en 2011.

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