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Plug and Produce Components for Optimum Dynamic Performance Manufacturing Systems

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Des composants intelligents pour stimuler la productivité des machines-outils

Les machines-outils sont importantes pour les processus de fabrication et jouent un rôle clé pour la valeur ajoutée des produits. Un projet de l'UE a développé une série de composants portables de type brancher et produire (plug-and-produce) introduisant de nouvelles propriétés dans des machines existantes et contribuant ainsi à l'amélioration de la productivité globale et de la qualité de processus des lignes de production.

Technologies industrielles

Les machines-outils ont évolué au fil des ans pour devenir des systèmes complexes de détecteurs et d'actionneurs pour un meilleur contrôle dynamique de coupe. Toutefois, les mécanismes de commande sont souvent trop éloignés du site de coupe pour réellement pouvoir empêcher les vibrations auto-induites. Des chercheurs financés par l'UE ont mis au point des technologies intelligentes qui seront placées très près du point d'usinage afin d'autoriser un meilleur contrôle. La recherche intense au cours du projet DYNXPERTS (Plug and produce components for optimum dynamic performance manufacturing systems) a débouché sur six nouveaux composants de type brancher et produire pour les applications exigeantes de machines-outils, sur le dépôt de quatre brevets et sur un projet commercialisable. Il a été particulièrement difficile d'améliorer le contrôle dynamique du chariot porte-broche qui maintient l'outil de coupe lors des opérations de fraisage ainsi que la pièce à tourner. Le projet a développé et testé deux différentes têtes de broche actives dont une exploite les signaux inertes et l'autre utilise des paliers magnétiques. L'utilisation de cette nouvelle tête de broche qui exploite les signaux inertes a permis d'augmenter de 150 % la rigidité dynamique tout en multipliant par quatre le taux d'enlèvement de matière. Le taux d'amortissement est de plus de 40 % supérieur à celui de l'autre tête de broche et le taux d'enlèvement de matière a été multiplié par 8. Les systèmes intelligents favorisant l'amortissement se composaient de trois éléments actifs (exploitant les fluides magnéto-rhéologiques, les élastomères magnéto-rhéologiques et le courant de Foucault) et deux modules de calage actifs. Ces dispositifs sont capables de s'adapter plus de 600 % plus que les autres à la dynamique de pièces à usiner de différentes dimensions et flexibilités. L'équipe a également produit deux étalons dynamiques qui ont démontré leur capacité à renforcer les performances de la machine grâce à une mesure automatique de la dynamique de l'outil. Ces dispositifs ont généré les grilles de stabilité et fourni automatiquement les meilleurs paramètres de processus garantissant des conditions d'usinage et de coupe optimales sans broutage. Le taux d'enlèvement de matière a plus que triplé et la rugosité de surface réduite de plus de 50 %. Autre élément non négligeable, l'équipe a utilisé un assemblage de générateur dans une broche pour récupérer les vibrations de la broche et fournir de l'énergie à un système de communication sans fil capable de piloter la surveillance à une distance pouvant atteindre 10 m. Les développements du projet aident à stimuler l'innovation dans le secteur des machines-outils, à poser les premières pierres de la commercialisation et à offrir un élan appréciable à l'économie européenne.

Mots‑clés

Machine-outil, productivité, fabrication, brancher et produire, contrôle dynamique, DYNXPERTS

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