Les systèmes de bridage du point zéro d’AMF soutiennent la révolutionnaire fabrication hybride

On ne peut ni les voir ni les entendre lorsqu'ils sont utilisés. Et pourtant ce sont de véritables maîtres lorsqu’il s'agit de réduire les temps de préparation : Le système de bridage du point zéro d’AMF. Il permet de réduire les temps de préparation de jusqu’à 90 pour cent. Ce point a également convaincu les responsables de MATSUURA. Pour leurs machines hybrides révolutionnaires, qui combinent procédés additifs et soustractifs, le système AMF-Zero-Point veille désormais à ce que tout se passe rapidement et sans encombre et à ce que la rentabilité soit au rendez-vous.

« Avec le système AMF Zero-Point, les processus de préparation atteignent des niveaux maximum de précision de répétition et de fiabilité de processus dans les installations de notre série Lumex, le tout avec un rendement optimal », souligne Holger Herrmann, Directeur Ingénierie en applications AM Technology chez MATSUURA Europe GmbH à Wiesbaden. Les experts en bridage d’AMF (Andreas Maier Fellbach) prouvent là encore qu'ils sont à la pointe du développement avec leurs modules de bridage spécialement conçus pour la fabrication additive. En particulier parce que les installations Lumex ne sont pas des machines traditionnelles pour la fabrication additive – si tant est que l’on puisse s’exprimer ainsi au sujet d'une technologie aussi récente.

Additif et soustractif combinés dans une machine

Avec les systèmes hybrides de fabrication additive de la série Lumex, MATSUURA réunit le frittage sélectif au laser (SLS) et le High Speed Milling (HSM) dans une seule et même machine. La combinaison du frittage au laser et de fraises à grande vitesse permet l'usinage complet des composants sur une machine. Les processus de réusinage mettant en œuvre d'autres procédés d’usinage sur d'autres machines sont encore nécessaires pour répondre à des demandes spécifiques. Le système AMF Zero-Point offre les meilleures conditions pour les deux secteurs de fabrication.

Dans le procédé unique à ce jour que propose MATSUURA dans deux machines LUMEX, la poudre métallique est modelée en couches successives dans une forme tridimensionnelle quelconque grâce au procédé de fusion sélective par laser sur lit de poudre. Dans ce cadre, un miroir galvanométrique conduit le laser à fibre d’une puissance de 500 ou 1000 watts selon la version de la machine à l’emplacement prévu, le tout avec une précision extrême. Après chaque passage, les racleurs redistribuent la poudre métallique sur la table machine, laquelle est déplacée vers le bas. Jusqu'ici, il s'agit d’un procédé d'impression 3D, tel que nous le connaissons. Mais après dix couches de poudre, chacune d'une épaisseur de 50 µm, quelque chose de particulier se produit. La plaque de base ou de substrat ne se déplace pas une nouvelle fois vers le bas afin de permettre à l’enducteur d'appliquer la couche de poudre suivante, mais reste tout d'abord immobilisé.

La tête de fraise vient « de la profondeur de l’espace »

À présent, la tête de fraise surgit comme du néant avec une broche haute performance accélérant la fraise jusqu'à une vitesse de 45.000 U/min. Elle balaie à présent les contours extérieurs et dégrossit une partie de la surépaisseur, par exemple avec une fraise boule R2. « Ici on ne peut pas encore fraiser à la dimension finale, car le matériau chaud doit encore refroidir et la géométrie va encore se modifier", explique Monsieur Herrmann. Cette procédure se répète toutes les dix couches produites par le laser. Pour cela, un changeur d'outils met 20 outils à disposition. Parmi eux, des préfraises pour dégrossir la surépaisseur d’usinage produite par la fusion laser. Après trois fois dix couches, donc après 1,5 mm, on produit le contour final avec un outil à planer aux endroits sur lesquels le composant est légèrement refroidi. « Nous atteignons ici, par rapport au processus AM pur, des vitesses plus élevées, surtout aux endroits qui sont plus tard difficiles d’accès ou totalement hors d’accès », assure Monsieur Herrmann. Cela va jusqu'à 0,005 mm et jusqu’à Rz 3,5 µm par rapport à 0,05 mm et Rz 25 µm. Par ailleurs, tout ce qui est rendu possible par des options d'aménagement idéales, par exemple canaux de refroidissement dans la fabrication d'outils et de moules, ne peut ici pas être reconnu de manière exhaustive. Dans la plupart des cas, le composant peut ainsi être libéré par les modules de bridage du point zéro AMF entièrement usiné avec la plaque de base.

La technique de bridage, une performance invisible dans le substrat

Voilà pour les opérations visibles dans la zone supérieure de la table machine. Ce qui se passe entre-temps dans le substrat reste certes dissimulé aux yeux du spectateur, mais n’en est pas moins décisif. Les modules de bridage du point zéro spécialement adaptés à la fabrication additive remplissent les exigences spécifiques et accélèrent les processus d'équipement qui en découlent. Dans ce cadre, on utilise des matériaux et procédés soigneusement sélectionnés, de telle sorte que les modules de bridage du point zéro résistent à des conditions en partie défavorables.

Ce sont donc des températures très élevées qui dominent dans le procédé d'impression 3D. Au point de fusion du métal, elles atteignent 1400° C sur le lit de poudre. Même lorsque les modules de bridage se trouvent sous une plaque de 30 millimètres d'épaisseur, des températures pouvant atteindre 150°C et plus sont encore possibles. C’est pourquoi AMF utilise des joints et fluides capables d’y résister. Afin que la fiabilité des processus et la précision de répétition ne pâtissent pas des variations de températures provoquées par le chauffage et refroidissement constants, l’entreprise de Fellbach met en œuvre des matériaux et procédés rigoureusement sélectionnés. Ce n’est qu'à ce prix que les modules de bridage du point zéro peuvent répondre aux exigences. Les surfaces trempées n’en sont qu'un exemple. Toutefois, elles doivent aussi répondre aux exigences habituelles des procédés de fabrication soustractive. « Mais bien sûr, ce n’est pas un problème", déclare Manuel Nau, Directeur des ventes chez AMF, « car c’est là que nous intervenons. »

Bridage direct des pièces : La plaque de base fait partie du produit

Dans les modèles Lumex de MATSUURA, des modules de bridage à monter K5.3 d’AMF sont utilisés pour la fabrication additive. Elles s'ouvrent pneumatiquement avec une pression de service à partir de 5 bar, ce qui est disponible dans chaque hall de production - et ceci avec un seul raccordement. Cinq modules reçoivent les boulons de bridage, qui sont fixés sous la plaque de base 3D. Il s’agit pratiquement d’un bridage direct de la pièce. « Car par la suite, nos clients du secteur de la fabrication d'outils et de moules ne séparent pas du tout la plaque de base du produit 3D fini », souligne Monsieur Herrmann, qui invoque comme motif la déformation subséquente de la plupart des moules trempés.

Les modules de bridage à monter K5.3 réalisent des forces de traction de 1,5 kN et des forces de retenue de 13 kN. Le verrouillage s’effectue par une force de ressort afin de permettre à tout moment le découplage des conduites sous pression après l’ouverture et l’introduction des boulons de bridage. Le contour optimal des boulons de bridage garantit une insertion et un retrait sans blocage ni coincement et donc le verrouillage sûr des modules de bridage, même lorsque la plaque est présentée légèrement en biais. Le soufflage des modules de bridage intégré en option ainsi qu'un contrôle du support pour les requêtes dans le cadre de processus automatiques ne sont pas montés dans les installations Lumex, mais sont livrables à tout moment par AMF départ usine.

Mais MATSUURA ne veut en aucun cas renoncer à la rapidité atteinte avec le système AMF Zero-Point lors de la préparation. Monsieur Herrmann explique également pourquoi : « En raccourcissant le temps de fabrication, par exemple jusqu'à 65 pour cent pour les moulages à injection, avec le procédé hybride, nous offrons à nos clients Lumex un énorme avantage économique. Le système Zero-Point d’AMF offre ici un complément optimal pour de nombreuses applications, ce qui contribue à la rentabilité de l’ensemble du processus. » Avant que l’ingénieur des ventes AMF, connu de longue date chez MATSUURA ne propose la solution de point zéro, on bridait difficilement avec la technique traditionnelle. La plaque de base était alors vissée avec quatre vis sur les tables machines et alignée chaque fois avec le comparateur, puis mesurée avec un bouton de point zéro. Ce processus de mesure fastidieux devait à nouveau être effectué pour chaque composant. « Le système AMR Zero-Point permet de ramener le temps de préparation à un dixième du temps initial », se réjouit Monsieur Herrmann.

La technique de bridage signale un avantage économique

Et pour Günter Brunn, Directeur des ventes chez MATSUURA, la préparation des machines Lumex avec le système AMF Zero-Point est tout à fait logique. « Avec les phases de préparation ultra rapides, nous signalons à nos clients que grâce à nos installations Lumex, dès le bridage, ils évoluent dans la Ligue des champions et bénéficient d’un avantage économique. » Le fait qu'une partie des champions travaille dans le substrat et ne soient pas visibles la plupart du temps, n’est pas un problème pour Manuel Nau. « Nous connaissons les forces de notre technique de bridage du point zéro, y compris dans le contexte difficile de la fabrication additive. Nous vous convaincrons volontiers avec des arguments imbattables comme le gain de temps. »