13.06.2007

De l'idée à la forme en 48 heures : fabrication rapide et économique de prototypes et petites séries avec la technologie Schuler

La technologie de l'hydroformage, basée sur l'utilisation de fluides process, s'est imposée dans le domaine de la fabrication de pièces complexes. Elle est principalement utilisée par les industriels pour la production de pièces de carrosserie et d'échappement et de pièces de structure. Au salon BlechExpo à Stuttgart, Schuler propose une série de solutions qui mettent désormais cette technologie innovatrice à la portée des PME dans le domaine de la sous-traitance. Il s'agit principalement de l'emboutissage hydraulique et hydromécanique. Ces procédés permettent de réaliser des économies de temps et de coûts très importantes. L'objectif déclaré des experts de Schuler est de pouvoir passer de l'idée à la pièce fabriquée en moins de 48 heures, avec en prime un gain de coût jusqu'à 60% au niveau de la fabrication et du développement d'outils.

Les coûts d'investissement sont relativement faibles comparés à l'énorme potentiel en gain de productivité, car ces nouveaux procédés se greffent sur les machines disponibles chez le fabricant. Il suffit, en effet, de rééquiper ces machines avec des chambres de compression, le groupe hydraulique existant de la machine étant repris sans modification. Les résultats des projets réalisés jusqu'à présent en collaboration avec les clients sont concluants. Ainsi, Schuler a réussi à réduire sensiblement les coûts de fabrication des outils de prototypage pour un panneau intérieur de portière. A la place de la fabrication onéreuse en interne d'un outil 5 postes pour le procédé d'emboutissage conventionnel, seul les coûts pour la réalisation de la matrice et le post-usinage au laser ont dû être engagés.

Conception simple, technologie sophistiquée – l'offre clé en main de Schuler pour l'hydroformage

Les raisons de ces importants gains de temps et de coûts tiennent au concept très simple de mise en oeuvre de cette technologie de haut niveau. Dans le domaine de la transformation de la tôle utilisant des fluides process, Schuler propose deux procédés distincts : l'emboutissage hydraulique et l'emboutissage hydromécanique. Le premier consiste à repousser la tôle contre les parois d'une matrice rigide au moyen d'un liquide sous pression. Le deuxième, quant à lui, utilise un poinçon rigide pour former la tôle dans un moule constitué d'un liquide sous pression. Dans les deux cas, la chambre de compression est étanchéifiée par un cordon en PU. L'utilisation d'un medium fluide permet en particulier de réaliser en une seule fois des pièces à géométrie sphérique. A l'opposé, dans l'emboutissage hydromécanique, c'est le poinçon qui définit la forme, alors que le fluide remplace la matrice. Lorsque le poinçon descend, le volume est comprimé et la pression du fluide fait en sorte que la tôle épouse la forme du poinçon. Etant donné que ce procédé de formage génère beaucoup moins de frictions entre la tôle et le rayon d'emboutissage, il est possible d'obtenir des profondeurs d'emboutissage nettement plus élevées qu'avec des procédés conventionnels. Etant donné que la tôle est positionnée très tôt contre le poinçon, le risque de formation de plis de second degré est fortement réduit. Pour cette raison, l'emboutissage hydromécanique est particulièrement adapté pour la réalisation de pièces qui, dans l'emboutissage conventionnel, présentent de larges zones annulaires sans support en début de processus, telles que les pièces coniques.

Meilleure qualité, impact environnemental réduit

Ces caractéristiques techniques présentent des avantages considérables par rapport à d'autres procédés, entre autres la possibilité de réaliser des pièces extrêmement complexes. Dès qu'il s'agit de pièces à géométrie convexe/concave qu'il convient de réaliser en petites ou moyennes séries avec des exigences de qualité très sévères quant à la forme et la surface, les techniques de formage à base de fluide process sont nettement plus performantes que n'importe quel autre procédé. Une application concrète est la production de pièces de design – par exemple pièces d'aspect de carrosserie ou robinetterie de sanitaire – ou d'éléments structurels complexes ayant une fonction porteuse dans la construction légère telle que l'aéronautique. Grâce aux procédés de formage à base de fluide process, ces pièces pourront à l'avenir être fabriquées en une seule fois, et non plus en plusieurs étapes comme c'est le cas aujourd'hui. Outre le fait de diminuer ainsi les contraintes imposées aux matériaux, on réduit également les coûts de l'outillage. A cela s'ajoute la possibilité de transformer une gamme de matériaux bien plus large avec l'aide de systèmes de commande modernes, ce qui est particulièrement intéressant dans le domaine de l'aéronautique ou de la construction d'appareils où sont utilisés des matériaux difficiles à transformer. Enfin, les experts pointent sur les aspects environnementaux, telle la possibilité de supprimer l'utilisation de lubrifiants d'emboutissage à base d'huile, ce qui évitera à l'avenir les problèmes d'élimination des huiles usagées.

Perspectives d'avenir

Outre des fondements techniques et des projets réalisés jusqu'à ce jour, Schuler présente également lors de BlechExpo quelques-unes de ses prochaines conceptions. Ainsi, les nouveaux procédés trouveront des applications dans le domaine du prototypage rapide de pièces d'emboutissage pour l'industrie automobile, électrotechnique et le bâtiment, pour la fabrication en série de voitures de niche ou la production de pièces à géométrie complexe. En outre, les experts ont déjà mis au planning l'utilisation de médiums et de fluides process alternatifs. Les premiers essais avec des coussins synthétiques, de l'huile et de l'air sont concluants et offrent des perspectives d'avenir très prometteuses. Ils intègrent de manière ciblée les résultats des travaux récents en matière de recherche et de développement, comme ceux du programme d'étude du Groupe de recherches allemand sur les procédés de transformation de la tôle à base de fluides process, programme démarré en 2000 et achevé il y a à peine un an. Les résultats de cette étude avaient été présentés à l'automne 2006 par les 20 instituts de recherche participants lors d'un colloque de l'Institut des techniques de formage et de la construction légère. En tant que partenaire de l'industrie de la transformation, Schuler prendra part au développement de cette technologie. L'un des enjeux consistera à transférer et à appliquer l'énorme richesse en savoir-faire et en qualité issus de la technologie industrielle à ces nouveaux processus et méthodes de fabrication.