Focus sur la R&D en matière de solutions d’usinage pour les composites

Le centre de R&D de Sandvik Coromant à Sheffield au Royaume-Uni est consacré à la recherche et au développement sur l’usinage des composites ; il dispose d’installations pour le développement de prototypes, les essais et les mesures.

L’emploi de plus en plus courant de matériaux composites stratifiés avec des couches métalliques dans la fabrication d’avions pose des difficultés particulières en matière de perçage, notamment pour la précision et le coût des trous. Les process d’usinage de trous peuvent être modifiés en utilisant une seule et même fraise comme alternative à l’utilisation de plusieurs forets grâce à la méthode du perçage orbital. Cette méthode consiste à appliquer à la fraise en rotation une trajectoire excentrée par rapport au centre des trous ; l’avance de la fraise perce la matière.

La méthode du perçage orbital est notamment intéressante lorsque le perçage est fait en paquet mais le désassemblage pour l’ébavurage ou le nettoyage n’est pas possible ou prendrait trop de temps. Cette méthode s’applique lorsque les tolérances requises pour les diverses matières percées en paquet sont très serrées, en particulier pour ce qui concerne la rugosité des états de surface. Enfin, perçage orbital est idéal lorsque l’extraction des copeaux doit être gérée avec soin pour éviter le désassemblage.

Sandvik Coromant travaille en collaboration avec le fabricant de solutions de perçage orbital Novator AB, leader dans le domaine des solutions de perçage orbital portatives pour l’industrie aéronautique

Des relations étroites avec des partenaires très techniques

Pour développer des solutions d’outillage spécifiques pour l’usinage de trous, Sandvik Coromant travaille en collaboration avec le fabricant de solutions de perçage orbital Novator AB, un leader mondial dans le domaine des solutions de perçage orbital portatives pour l’industrie aéronautique.

Le centre de R&D de Sandvik Coromant à Sheffield attend la livraison de nouvelles machines PM80 de Novator. Ces nouvelles machines permettront de tester de nouveaux outils de perçage orbital dans des conditions proches des applications réelles des clients. Les essais concerneront en particulier des fraises à tête interchangeable et des fraises carbure monobloc. Les machines PM80 permettent de percer des pièces en paquets plus épais que les anciennes machines PM60.

Le centre de Sheffield entretient des relations étroites avec son homologue de Rovereto en Italie. Là, leurs travaux en recherche et développement portent sur les fraises carbure monobloc en bout pour une utilisation dans le perçage orbital. Les installations de Sheffield sont situées à quelques centaines de mètres de l’AMRC, un centre de recherche de renommée mondiale de l’université de Sheffield et les échanges avec les chercheurs sont nombreux, surtout pour l’usinage des composites.

Optimisation de la formation des copeaux

Dernièrement, le centre a mené des recherches sur les outils et les applications pour réduire la taille des copeaux en forme de rondelle et minimiser la hauteur des bavures dans le perçage des matériaux composites stratifiés avec des couches métalliques. Les copeaux en forme de rondelle sont de petits disques qui se détachent des différentes strates des matériaux stratifiés CFRP/métal. Il est important qu’ils ne soient pas trop épais ni trop grands pour qu’ils puissent être évacués des trous par l’air comprimé.

Recherches sur les aspects thermiques

Les utilisateurs comme les fabricants de matériaux composites s’intéressent beaucoup à la température générée pendant les process d’usinage. Avec la plupart des matériaux CFRP, l’usinage conventionnel ne pose pas de problèmes si les outils et les conditions sont adaptés. Mais certains matériaux supportent moins bien l’élévation de la température lors de la coupe. Dans ce cas, le perçage orbital représente une alternative intéressante car la chaleur produite pendant la coupe est beaucoup moins élevée que dans l’usinage conventionnel. Une étude a pu montrer que la température reste inférieure à 90° degrés Celsius.

Solutions d’outillage avec revêtement diamant

Avec des connaissances et un savoir-faire d’ampleur en matière de revêtements et d’optimisation des substrats, Sandvik Coromant est en mesure de fournir des géométries adaptées aux applications, ainsi que des matériaux de coupe de qualité supérieure. Les solutions de fraises carbure avec revêtement PCD ont fait l’objet d’améliorations importantes qui prolongent leur durée de vie.

N° 67 Juin 2015