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PROCEDES DE MISE EN FORME- Introduction -

Elabor et prsent par : Mr Mohammed BOUAICHA

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A SAVOIR :

Le choix dun procd de mise en forme est fonction du matriau retenu et des

caractristiques produit. En effet, chaque procd dpend dune famille dematriaux et impose ses rgles de trac.De la mme manire, les caractristiques pices peuvent imposer un procd.

Ex em p l e : Le procd de forgeage est retenu pour la fabrication dessieu de camion car

il amliore les caractristiques mcaniques du matriau.

Le procd dinjection plastique est retenu pour la fabrication de coque detlphone portable car il permet de grande cadence de production faiblecoup.

Dautre part, les procds peuvent tre associs :

Ex em p l e : Une obtention de pice en fonderie, puis une reprise en usinage. Une obtention de pice en frittage laser mtal puis rectification.

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I. TYPOLOGIE DES PROCEDES :

On peut classer les procds en trois catgories suivant le degr de finition de lapice :

Primaire : Mise en forme partir dun semi-produit Secondaire : Mise en forme de surface fonctionnelle Tertiaire : Augmente la qualit pice (polissage, Rectification)

II. CLASSIFICATION DES PROCEDES DE MISE EN FORME :

On entend par procd de mise en forme tout moyen permettant de passer du

virtuel au rel.On peut classifier les procds dans quatre familles suivant la mthode de miseenforme.

1 . Pa r e n lv e m e n t d e m a t ir e :

On part dun bloc, et on cre les formes de la pice en enlevant la matire

laide dun outil

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Exemple : usinage

2 . Pa r a j o u t d e m a t ir e :

On part dun plateau vide, eton ajoute de la matire pourcrer la pice.

Exemple : dpt de fil abs

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3 . Pa r t r an s fo r m a t io n ( m o u l a g e ) :

On coule la matire ltat

liquide ou pteux dans unmoule, et on obtient la piceaprs solidification.

Exemple : Injection plastique

4 . Pa r df o rm a t io n :

On part dun matriau enfeuille que lon dforme laide dun outillage spcifique.

Exemple : Dcoupage

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III. IDENTIFICATION DES PROCEDES EN FONCTION DUMATERIAU ET DU PROGRAMME DE PRODUCTION :

Chaque procd dpend essentiellement du matriau et du nombre de pice raliser. On retrouve ainsi le triptyque :Produit Matriau Procd.

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IV. REALISATION PAR ENLEVEMENT DE MATIERE :

Les procds de ralisation pasenlvement de matire les pluscourant sont :

Lusinage loutil coupant Llectrorosion (usinage par

tincelage) Lenlvement de matire par abrasion

Lusinage loutil coupant regroupe les oprations de fraisage, de tournage etde perage. La mise en uvre se fait sur des machines spcifiques (centre detournage ou centre de fraisage) ou sur des machines cinmatique multiprocd (Tournage et fraisage).

Lusinage par tincelage regroupe llectrorosion par enfonage etllectrorosion fil. Le premier consiste reproduire lempreinte dunelectrode et le second utilise un fil de laiton dont le parcours constitue le contourde la pice.

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1 . U s i n a g e l o u t i l c o u p a n t

Pr in c i p e gnr a l :

Pour raliser un usinage il est ncessaire queloutil et la pice soient anims de mouvementsadapts. Ainsi, au contact de la pice et de l'outil,en fonction des vitesses de dplacement, destrajectoires choisies, se cre un copeauprovenant de la pice usine.

Cette cellule dusinage se compose dunemachine outil, dun ensembleporte-outil outil et dun ensembleporte pice pice.

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A partir du modle numrique de la pice et dun logiciel deFabricationassist par ordinateur, loprateur gnre les parcours doutils en prcisantles diffrents paramtres de lusinage. Le logiciel gnre alors un fichier tlcharger dans la machine permettant la ralisation de la pice.

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Mo r p h o l o g i q u e d e s p ic e s o b t e n u e s :

On classe les formes usinables en 3 catgories :

Fraisage :

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Tournage :

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2 . U s in a g e p a r t i n c e l ag e :

Pr in c i p e gnr a l :

L'lectrorosion est un procd d'usinage qui consiste enlever de la matiredans une pice en utilisant des dcharges lectriques comme moyen d'usinage.

Cette technique se caractrise par son aptitude usiner tous les matriauxconducteurs de l'lectricit (mtaux, alliages, carbures, graphites, etc.) quelleque soit leur duret.

On distingue deux procds denlvement de matire bas sur le principe delusinage par tincelage :Lenfonage etllectrorosion fil

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P r in c i p e p h y s iq u e :

On reproduit artificiellement le principe de la foudre.

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M i s e e n u v r e d u p r o cd:

En lectrorosion fil la mise en uvre est base sur le modlenumrique, et on gnre la trajectoire du fil laide dun logiciel de FAO de

la mme manire quen fraisage.

En enfonage, il sagit de concevoir puis de raliser llectrode,gnralement en usinage.

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Ca r ac t r i s t i q u es c i n m a t i q u es e t gom t r i q u es d es m oy en s :

Une machine d'usinage par lectrorosion comprend, par consquent, les

lments suivants: un bti comportant un bac

d'usinage au fond duquel se trouveune table porte-pice animesuivant deux axes numriss.Solidaire du bti, la tte d'usinage

possde un troisime axe quicontrle le mouvement d'avance duporte-lectrode en direction de latable;

un gnrateur qui dlivre des impulsions de

tension donnant lieu aux tincelles; un ensemble constitu d'un bac, d'une pompe et de filtres pour le stockage,

la circulation et le recyclage du liquide dilectrique.

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Les machines dlectrorosion fil, possdent quatre axes numriss permettantdincliner le fil. Ce qui permet lobtention de pices complexes. Le cinquime axeassurant la hauteur du guide fil suprieur peut galement tre numris.

Mo r p h o l o g i q u e d e s p ic e s o b t e n u e s :

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3 . Us in a g e p a r a b r a si on :

Il existe beaucoup de procds demise en forme base sur le principe

dusinage par abrasion etnotamment les procds derectification.

Le principe est dutiliser une meuleanime dun mouvement de rotationet de faire translater la pice afin

denlever une fine couche de matire(environ 0,02 mm).

Ces procds ne permette pas de mettre en forme la pice, mais sont utilissafin damliorer les caractristiques gomtriques dune surface fonctionnelle.

Ce procd permet, dans les matriaux mtalliques mme trs durs, dobtenirdes qualits gomtriques et micro-gomtriques trs leves.

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V. REALISATION PAR AJOUT DE MATIERE :

Pr in c i p e gnr a l :On regroupe sous le terme de ralisation par ajout dematire les procds de prototypage rapide, ces procds sont essentiellement

utiliss en validation car ils ne ncessitent aucun outillage et aucune mise enuvre de processus spcifique. En effet, ils permettent de raliser la picedirectement partir de son modle numrique.

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Ca r ac t r i s t i q u es c i n m a t i q u es e t gom t r i q u es d es m oy en s :

I m p r im a n t e 3 D

Dans lIMPRESSION 3D une ttedimpression multi-jets, commecelle dune imprimante jetdencre, dpose une cire ou unpolymre pour construire unobjet tridimensionnel 3D couchepar couche.

Certains systmes utilisent deux ttes dimpression, une pour dposer lematriau du prototype et lautre pour dposer le matriau sacrificiel dans les

parties vides du prototype pour supporter les parties en surplomb et poursoutenir le matriau du prototype jusqu ce quil se soit totalement durci.

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Le polymre fondu ou la cire est extrude de la tte chauffe et dpos encouches (typiquement de 0,1 mm d'paisseur, une couche la fois en partantde la base. Les couches successives sont lies par fusion thermique.

Le procd est bien adapt pour utiliser de l'ABS, du polycarbonate et du nylon(il est aussi possible d'utiliser un lastomre ce qui permet de faire desprototypes souples). Dans la technique BPM (abrviation du nom anglais"Ballistic Particle Manufacture") des particules de thermoplastique fondu sontprojetes par un jet pizo-lectrique et se figent lorsqu'elles touchent l'objet.

La tte qui projette ce jet balaie la surface, crant une nouvelle couche chaquepassage; une srie de thermoplastiques et de cires peuvent tre utiliss dans lejet.

P r o t o t y p a g e p a r l as e r s

En strolithographie (SL), le plus ancien de tous les systmes commerciaux,une rsine photosensible est polymrise par un rayon laser UV qui balaie lasurface d'un bain contenant la rsine liquide (voir illustration). Chaque passagecre une fine couche de l'objet; lorsqu'un balayage est complet la plate-formesur laquelle repose la pice partiellement construite s'enfonce lgrement

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(typiquement de 0,1 mm) cequi permet de recouvrir lasurface de liquide frais qui

sera polymris lors duprochain passage.

L'objet est ainsi construitcouche aprs couche encommenant par le bas. Untraitement de post-rticulationest ncessaire pour complterla polymrisation.

En frittage slectif par laser SLS (gnralement dcrit par les initiales de sonnom anglais de "Selective Laser Sintering"), la rsine liquide est remplace parune poudre fine thermofusible (un thermoplastique ou une cire) qui est fonduepar le balayage du faisceau laser, crant une seule couche de l'objet.

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La table est alors abaisse etune nouvelle couche de poudreest rpandue la surface, prte

pour le balayage suivant. Enutilisant de la poudre de nylonou d'ABS, on peut faire un objettotalement fonctionnel avec desfixations encliquetables, desparties filetes et des charniresintgres. La mthode a tmaintenant tendue au frittagedes mtaux, offrant unenouvelle voie pour faire desfilires et des moules complexesou des ailettes de turbine.

Mo r p h o l o g i q u e d e s p ic e s o b t e n u e s : Le prototypage rapide autorise toute forme de pice, il y a trs peu derestrictions dordre morphologique.

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VI. REALISATION PAR MOULAGE :

Le principe de ces procds est de couler le matriau ltat liquide ou pteux

dans un moule, et aprs solidification douvrir ou de dtruire le moule afin dercuprer la pice.

On peut mouler tout type de matriaux(plastique, mtallique, rsine).

Ces procds ncessite la ralisation dunmoule, et sont donc rserv a la fabrication de

pice en srie, mais les techniques deprototypage rapide peuvent tre utilises afindoptimiser lutilisation des ces procds.

Les moules peuvent tre : Permanent : Dans ce cas le moule est en

plusieurs parties et souvre pour librer la

pice Non permanent : Dans ce cas, le moule

est dtruit pour rcuprer la pice.

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Suivant le matriau mouler et le nombre de pice souhait, les moules sontraliss en silicone, en pltre, en sable ou en acier.

Certains procds utilisant des modles perdus permettent la ralisation depices de grande prcision et de grande complexit.

1 . Fo n de r ie l a c i r e p e r d u e :

Pr in c i p e gnr a l :

Le principe de ce procd est de raliser un moule non permanent autour dunmodle qui seront dtruits avant ou pendant la coule. Ce procd peut treutilis en fabrication unitaire, dans ce cas les modles sont raliss enprototypage rapide, ou tre utilis en srie dans ce cas les modles peuvent treraliss par injection.

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Mo r p h o l o g i q u e d e s p ic e s o b t e n u e s :

Les pices ralises en fonderie cire perdue doivent respectes certaines rglesde trac. Il est ncessaire de concevoir ces pices avec une paisseur constante

et nayant pas dangle vif.Cependant ce procd ne ncessite aucun plan de joint ou de systmedjection. Il est donc possible de concevoir des pices dune grande complexit

2 . I n j e c t io n p l a s t iq u e :

Pr in c i p e gnr a l :

Linjection plastique utilise unmoule permanent gnralementmtallique, dans lequel on injectesous pression un polymre ltatpteux. Aprs solidification, lemoule souvre et la pice estjecte.

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Ce procd permet de grande cadence de production et est donc utilis dans lecadre de fabrication srie.

La modlisation et la ralisation du moule sont bases sur le modle numriquepice. En effet, les modeleurs possdent des outils spcifiques de moulage.

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Cy c le d i n j e c t i o n :

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Mo r p h o l o g i q u e d e s p ic e s o b t e n u e s :

Ce procd impose la prsence de un ou plusieurs plan de joint, il est donc

ncessaire de limiter au maximum les contre dpouilles.

La notion dpaisseur constante est respecter pour permettre un remplissageefficace de lempreinte et minimiser les dfauts de la pice.

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3 . P r o cdM I M :

Le procd MIM (Moulage par

injection de mtal) est un drivde linjection plastique. Oninjecte un mlange poudremtallique - polymre dans unmoule chauff laide dunepresse injecter classique. Lapice obtenue, dite pice verte,

est alors plac dans un four pourune opration de frittage. Lapice subit un retrait de lordrede 30%.

Ce procd permet dobtenir des pices mtalliques de formes complexes ayantde fortes caractristiques mcaniques.

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4 . Co u le so u s v i d e :

Pr in c i p e gnr a l :

Ce procd utilise des moules en silicone permettant la coule de rsinepolyurthane. La coule sous vide est souvent associe aux technologies deprototypage rapide. En effet, cela permet lobtention rapide du moule ou desmodles.

Ce procd permet lobtention de pice unitaire jusqu quelques dizaines depices par moule.La mise en uvre seffectue gnralement par duplication dun modle rel,mais de nombreuses variantes sont possibles en combinant diffrents procdsde ralisation.Les rsines polyurthane possdent les mmes proprits que les principauxpolymres injects. Cela permet dobtenir trs rapidement des pices devalidation.

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Ca r a c tr i s t i q u e s c i nm a t i q u e s e t gom t r i q u e s d e s m oy en s :

Les machines de coule sous vide sont constitues de 2 chambres :

Une chambre suprieure permettant le

mlange rsine - durcisseur sous vide, Une chambre infrieure dans laquelle se

situe le moule silicone galement sousvide

Le remplissage est facilit par une lgresurpression de la chambre suprieure

pendant la coule.

Mo r p h o l o g i q u e d e s p ic e s o b t e n u e s :

Le procd de coule sous vide permet une grande libert quand la

morphologie des pices.En effet, il ny pas restriction du au dmoulage puisque le moule est souple etpeut tre dcoup en plusieurs parties.

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VII. REALISATION PAR DEFORMATION :

Le principe de ce procd est de dformer un matriau laide dun outillage

spcifique.Cette dformation peut se raliser chaudou a froid sur des matriaux plastique oumtallique.

Les matriaux mtalliques mettre enforme peuvent se prsenter sous la forme

de tle ou de lopin. Le principe du procdest damener la dformation dans ledomaine plastique laide de matrice, demanire donner la matire la formesouhaite.

Les procds de mise en forme par

dformation ncessitent la ralisation dunoutillage onreux, ce qui les destine laproduction en srie.

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1 . M a t r ia g e Es t am p ag e :

P r i n c i p e gnr a l :

Le principe est de mettre en uvre un matriau ferreux (estampage) ou nonferreux (matriage) laide de matrices par choc ou pression. Lobjectif de ceprocd nest pas seulement de mettre en forme le matriau mais il est derenforcer les caractristiques mcaniques.

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La mise en forme se fait par oprations successives sur des outillagesdbauche, de finition et dbavurage.

Outillage 1 : Ralisation dune bauche

Outillage 2 : Ralisation de la finition

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Ca r ac t r i s t i q u es c i n m a t i q u es e t gom t r i q u es d es m oy en s :

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Mo r p h o l o g i q u e d e s p ic e s o b t e n u e s :

La dformation plastique gnre un fibrage qui amliore les performancesmcaniques. Ce qui permet de rduire les dimensions, le poids, linertie, les

vibrations, pour les mme efforts

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2 . Dco u pa ge - Cam b r a g e Em b o u t is s a g e :

Pr in c i p e gnr a l :

Le dcoupage permet partir dun flan mtallique (tle), deffectuer desdcoupes laide dun poinon et dune matrice. Ce procd est utilis enfabrication srie car la ralisation de loutillage a un cot lev.

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Les poinons et matrices de loutillage doivent tre dune grande duret, afin delimiter lusure, on utilise gnralement des aciers traits. La mise en forme deces lments se fait par lectrorosion fil, puis ils sont assembls dans une

carcasse standard.

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Deux autres procds sont complmentaires du dcoupage :

Le cambrage est une opration consistant effectuer sur la tle un plirectiligne.

Lemboutissage permet de dformer la matire entre un poinon et unematrice, ce qui entrane une variation dpaisseur de la bande.

Ces trois procds peuvent seretrouver sur le mmeoutillage, ce qui permet sur une

mme opration, dobtenir unepice trs complexe.

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3 . Th e r m o fo r m a g e :

On peut mettre en forme de grandes feuilles thermoplastiques de manireconomique par thermoformage. Dans le thermoformage par le vide, une feuille

thermoplastique, chauffe jusqu' son point de ramollissement, est aspire parle vide sur les contours du moule prenant ainsi sa forme; elle est ensuiterefroidie, se solidifiant au contact du moule.

Le thermoformage sous pression utilise une pression de plusieurs atmosphrespour forcer la feuille de polymre chaude dans le moule.

Des moules mles ou femelles sont possibles et -pour le thermoformage par levide- peuvent tre usins en bois, en mousse de polymre ou en aluminium(pour les plus grandes sries).

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8/9/2019 Ch0 - Procu00E9du00E9s de Mise en Forme - Introduction

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Procds de mise en forme - Introduction

Mr. Mohammed BOUAICHA Page 52 sur 52