De nouveaux systèmes pour faire face à la concurrence dans le secteur de la fabrication
La demande de cycles de conception plus courts menace de mettre en péril la précision des outils et la qualité des produits, soulignant le besoin de nouveaux matériaux et techniques. Les solutions pourraient venir d'un domaine de l'ingénierie relativement nouveau, appelé la mécatronique. La mécatronique s'appuie sur la force collective des technologies mécanique, électronique et informatique au niveau de la conception et de la fabrication des produits pour optimiser la fonctionnalité. Grâce à un financement du projet HYMM, des scientifiques européens se sont employés à élaborer de nouveaux matériaux intelligents pour les machines-outils destinées à une utilisation dans des structures mécatroniques hybrides économiques pour la fabrication. Les matériaux intelligents sont ceux qui réagissent «intelligemment» à l'environnement, comme un organisme vivant en quelque sorte. Ils sont largement utilisés dans les capteurs et les actionneurs (des dispositifs qui produisent une action en réponse à un signal). L'objectif ultime était de réaliser des systèmes intelligents, flexibles et rapides, capables de réduire considérablement le temps de fabrication tout en améliorant la précision. Les scientifiques ont développé des outils de simulation mécatronique pour évaluer la performance des concepts graphiques. Avec le logiciel, ils ont étudié puis fabriqué un composite hybride constitué d'un noyau ondulé et d'une matrice de polymère renforcé par fibres de carbone (CFRP - carbon fibre-reinforced polymer). Ce matériau composite a servi à produire une pièce de machine (un bélier) d'un poids de moitié inférieur à celui d'une pièce équivalente conventionnelle. Les capacités améliorées d'amortissement des vibrations de la pièce sont essentielles pour augmenter l'accélération de l'axe et ainsi la vitesse d'usinage sans nuire à la précision. Le développement du matériel et du logiciel de contrôle nécessaires à la commande intelligente des structures mécatroniques a fourni le maillon manquant de la chaîne de construction d'un prototype de bélier de démonstration composé de matériau CFRP et intégrant des capteurs en fibres optiques à grille de Bragg (FBG) intelligents. Un modèle logiciel a permis de prévoir la dérive de l'embout d'outil sous diverses conditions de charge statique et thermique, en se basant sur les données en temps réel fournies par le capteur, et ainsi les capacités d'adaptation «intelligente». Les structures mécatroniques conçues par l'équipe du projet HYMM présentent un poids réduit et une performance accrue par rapport aux outils d'usinage conventionnels. À long terme, le perfectionnement continu des matériaux, procédés et logiciel de contrôle a le potentiel de réduire considérablement les coûts et de stimuler fortement la fabrication européenne qui est soumise à la pression croissante de la concurrence internationale.
