L’avenir de la machine-outil passera par des solutions universelles

DMG MORI, un des leaders de la machine-outil, s’est lancé depuis de nombreuses années, avec sa filiale allemande Sauer GmbH, dans l’industrie du futur, comme en témoignent les développements de la gamme Ultrasonic et de la nouvelle version de la gamme Lasertec, la Lasertec 65 3D. Cette dernière est un véritable complément de gamme capable de répondre aux besoins des industriels en matière de fabrication additive. L’objectif était de concevoir une machine universelle, aux applications diverses et aux technologies complémentaires.

DMG MORI, via ses multiples implantations dans le monde, n’a pas attendu la vague de l’industrie 4.0 pour anticiper les besoins futurs des industriels. Compte tenu de son rang sur le marché mondial de la machine-outil, il lui est vital de toujours posséder une longueur d’avance, tant au niveau des évolutions de l’environnement machine (en particulier le software avec la sortie des commandes de dernière génération Celos) qu’au niveau des machines elles-mêmes. Ainsi, sont concernés les nouveaux matériaux, tels les composites, qui enregistrent depuis quelques années un essor important. « Depuis deux ans, nous développons le MobileBlock, un centre d’usinage portatif pour les composites, souligne Nicolas Pierrard, Product Sales Manager de Sauer GmbH du groupe DMG MORI. Désormais, la machine va vers la pièce et non l’inverse afin d’effectuer des opérations de réparation sur, par exemple, des voilures et des cockpits ou sur les ailes d’un avion sans avoir à en démonter la structure ». Plus généralement, dans le domaine de l’usinage des matériaux composites, la technologie Ultrasonic, basée sur un principe de micropercussion de la broche, résulte du savoirfaire de Sauer, une société allemande spécialisée dans le travail des matériaux durs (en particulier le diamant), que DMG a rachetée il y a une douzaine d’années.

Quelques précisions sur l’Ultrasonic 260 Composite

Grâce aux entraînements et aux guidages (sauf pour l’axe Y), scellés et isolés en dehors de l’espace d’usinage ainsi qu’à une broche pouvant aller jusqu’à 35 000 tr/min ce concept de machine rigide et thermosymétrique apporte une grande précision en service continu. L’alignement présente des qualités de surface optimales, sans aspérités ni marques de broutage, pour le procédé d’assemblage qui suit. L’intégration de perçages permet, pour des trous de rivets par exemple, d’obtenir de meilleures valeurs de rugosité dans le canal des tolérances de diamètres au micron près et des aspérités réduites sur les deux côtés du perçage. L’Ultrasonic 260 Composite présente également une importante capacité de perçages de passages et de trous bornes, de filetages, de rainures, de poches et d’autres formes géométriques libres, ainsi qu’un usinage par coupe complète sans déchirures de fibres ou délaminage. Enfin, la machine comporte un système d’aspiration haute performance avec contrôle des particules fines.

La technologie Ultrasonic continue de faire l’objet d’avancées significatives avec, à partir de 2016, l’arrivée d’une nouvelle génération de machines bénéficiant d’une amplitude d’oscillation de l’outil multipliée par 6 et d’une plus grande charge axiale. « L’avancée réside notamment dans le procédé de micro-percussion qui, à l’inverse du mouvement axial, associe un mouvement vertical à un mouvement rotatif, évitant ainsi le risque de déchirement des fibres. » Ainsi, avec cette nouvelle génération de machines universelles, DMG MORI ouvre la voie à de grandes possibilités d’opérations, notamment en matière de réparation (avec la MobileBlock) d’aile ou de carlingue avec une précision de découpe et de répétabilité plus importante, tout en pouvant se déplacer et se mouvoir sur des pièces situées en hauteur. Concernant l’Ultrasonic, cette machine apporte également une répétabilité des découpes nettes évitant ainsi de fragiliser les matériaux en composites. « Cela est bien sûr important pour l’aéronautique mais également pour d’autres domaines d’activité tels que l’automobile en raison des pièces de structure conçues aujourd’hui en fibre de carbone ». L’avenir s’ouvre donc à des machines universelles capables d’usiner n’importe quel matériau, d’autant que l’Ultrasonic peut très bien fonctionner en tant que centre traditionnel et répondre ainsi à la problématique majeure de l’industrie du futur, qui consiste à intégrer des matériaux à la fois plus légers et plus solides.

La fabrication additive : une association de deux technologies

Dans le domaine de la fabrication additive, DMG MORI a développé une philosophie bien spécifique. Ainsi, grâce aux compétences de sa filiale Sauer, l’idée lumineuse du fabricant a été d’associer la gamme de centres d’usinage DMG MORI avec la technologie Lasertec. « Avec la Lasertec 65 3D, il est possible d’alterner les technologies soustractives – usinage conventionnel – et additives», précise Nicolas Pierrard. Les domaines d’application sont particulièrement variés, allant de l’aéronautique à des opérations de réparation d’outils de forme tels que des moules d’injection par exemple. En plus, cette machine révolutionne la manière de travailler : « on démarre une ébauche avec la fabrication additive puis on la corrige avec le centre d’usinage. Ainsi, a-t-on la possibilité d’enlever de la matière, d’en redéposer et d’affiner la pièce ou d’en créer une nouvelle ».

La commercialisation actuelle de la Lasertec 65 3D ne freine en rien ses futures évolutions. « Avec cette machine, on ouvre une nouvelle ère dans la conception et la réalisation des pièces, explique Nicolas Pierrard. Aujourd’hui, on fait du copeau, demain, on associera la conception conventionnelle et la topologie afin, par exemple, de réduire la masse, de reproduire de nouvelles formes et d’optimiser les coûts d’outillage et de matière première». Pour l’heure, la machine Lasertec 65 3D, présentée comme un complément des centres d’usinage, est en plus un excellent compromis pour l’ajout de matières telles que les super alliages.

Un point sur la gamme Lasertec

La gamme Lasertec ouvre de nouvelles perspectives économiques pour l’usinage laser précis des structures superficielles techniques, des cavités et des contours très fins, des gravures, des marquages et des perçages dans une grande variété de matériaux high-tech. En combinant, de manière intelligente, le rechargement laser et le fraisage 5 axes, la Lasertec, nouveauté mondiale, permet la fabrication additive des pièces finies complètes en 3D. La gamme de machines Lasertec s’articule autour de cinq axes technologiques : Additive Manufacturing, Shape, PrecisionTool, FineCutting et PowerDrill. Selon l’application et les caractéristiques de la pièce, la source laser utilisée sera un laser YAG, un laser à fibre ou un laser picoseconde. Des packages logiciels spécifiques facilitent la conduite et la programmation pour les applications les plus diverses. En outre, un dispositif spécial permet de charger une tête laser dans la fraiseuse. L’adaptation de cette tête laser à la broche de fraisage s’exécute en quelques minutes au moyen de l’attachement HSK. L’intégration flexible de la technologie Lasertec permet de réaliser le fraisage 5 axes et la texturation laser de moules d’injection (Lasertec Shape) ou le rechargement laser (Lasertec Additive Manufacturing) en un seul serrage sur une même machine. Cette solution unique peut parfaitement être intégrée dans les DMU (C) 65 et 125 monoBLOCK ainsi que le DMU 210 de la série à portique de DMG Mori.

L’association de deux technologies

La fabrication additive répond à la complexité et l’individualité de haut niveau requises dans la production des prototypes et des pièces fonctionnelles en matériaux métalliques de haute performance. Le marché des procédés additifs connaît une croissance soutenue. Sauer Lasertec a intégré la construction laser additive dans une fraiseuse 5 axes. Cette solution hybride est, à ce jour, unique en son genre sur le marché mondial. Elle fait appel à un procédé de dépôt de couches au moyen d’une buse d’injection de poudre métallique, un procédé jusqu’à dix fois plus rapide que la fusion sélective par laser. Jusqu’à présent, les procédés additifs étaient limités aux prototypes et aux petites pièces. La combinaison de la fabrication additive au moyen d’une buse d’injection de poudre métallique et de l’usinage par enlèvement de copeaux sur une même machine offre de nouvelles possibilités d’application et de géométrie. Ce sont notamment les grandes pièces, nécessitant un usinage très important, qui peuvent être fabriquées à faible coût grâce à cette innovation.

N° 68A septembre 2015