Inoxydage Pré-projet et proposition de suite - ARCM 27.9.2019 Neuchâtel
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Inoxydage
Pré-projet
et proposition de suite
27.9.2019
Neuchâtel
ARCMAgenda 9h30: tour de table 9h45: présentation Pré-projet 10h30: présentation suite projet 11h: discussion ouverte
Tour de table
• Swatch Group • Dixi Polytool
• Rolex • Louis Bélet
• Richemont (excusé) • Utilis
• Cartier (excusé) • DC Swiss (excusé)
• Hermès Horlogers • Eskenazi
• Guillod Gunther
• Inspire
• HE-Arc • VoestalpineBUT Déterminer les facteurs qui influencent la durée de vie et les performances des outils (fraisage, perçage,…) de l’acier inoxydable austénitique sans nickel et comparaison avec l’acier 1.4435/41(316L) • Mieux comprendre le comportement de l’acier inoxydable austénitique sans nickel en usinage pour l’habillage horloger (fraisage, tournage, etc. et autres processus pertinents) • Vérifier que le coût de fraisage des aciers inoxydables austénitiques sans nickel peut s’approcher des coûts obtenus avec les aciers inoxydables austénitiques classiques avec des solutions optimisées. • Faciliter le processus d’usinage du matériau pour faciliter son intégration dans le travail des responsables d’atelier et par conséquent amener aux participants, des outils pour avoir un plus concurrentiel.
Organisation ARCM propose une suite modulaire. Néanmoins, il y a des étapes communes, tel l’approvisionnement de la matière, la définition des protocoles ou les traitements thermiques et autres. Ce programme vise à maitriser l’usinage de l’acier inoxydable sans nickel. Afin de proposer un projet SMART (spécifique, mesurable, acceptable, réaliste, temporellement défini), nous devons bien prioriser et organiser le projet. Par conséquent, nous vous proposons un programme divisé en paquets de travail (Work Packages) en fonction du type d’usinage, en essayant d’analyser tous les usinages concernant la fabrication d’une carrure de montre. Au fur et à mesure que le programme avance, le savoir-faire de l’usinabilité de la matière augmente et les travaux deviendront plus efficients. Pour cette raison, nous proposons de commencer avec des usinages relativement faciles (fraisage en bout) et laisser les usinages plus complexes pour la fin. Cela n’empêche pas de réaliser plusieurs WP à la fois. Lukas Weiss (Inspire) et Gilles Greub (HE-Arc) co-dirigeront les travaux techniques du programme, pendant que Bernat Palou (ARCM) restera votre personne de contacte et le coordinateur du programme.
Classification des WP
WP4:
WP1: WP2: Fraisage WP3:
Opérations
Basique complexe Tournage
spéciales
Recherche état de
Tournage extérieur Perçage
l’art
(cylindrique et
Protocoles fasse)
Taraudage
(évaluation, outil, Fraise boule
matière, test) (5 axes) pour
surfaces courbes
Tourbillonage
Approvisionnement Tournage intérieur
(alésage)
Filetage
Fraisage en bout
Et puis : sciage, tronçonnage, découpe jet d’eau, découpe érosion à fil, enfonçage, etc.Possible suite des WP
WP5: Autres WP6: Terminaison
WP7: Assemblage
opérations et surface
Processus de
Etampage terminaison Soudage
• Polissage
• Sablage
Micro-usinage / • ...
Brasage
Gravage Traitement surface
• PVD
• galvano
... • lavage
...
• ...Méthode (fraisage/tournage) Le processus d’itération pour la réalisation des essais est la suivante : • Choisir une géométrie d’outil qui est adaptée à un acier inoxydable standard. • Dégrossir le problème en faisant varier les paramètres a) avec ou sans lubrifiant b) avec ou sans revêtement, dans un premier temps (Pas la peine de chercher à optimiser la géométrie, les conditions de coupe, ou autre, si par exemple la durée de vie d’un outil revêtu et lubrifié et 50 fois supérieure à un outil non revêtu) • Choisir des conditions ci-dessus, puis chercher les conditions de coupe appropriées Vc et Vf. • Travail sur la géométrie de l’outil Méthode d’évaluation : Mesures des efforts de coupe. Evolution en fonction de la longueur usinée.
Conditions spécifiques (fraisage/tournage) Afin de rendre ce projet le plus neutre et proche de la réalité industrielle de l’habillage horloger, nous devons déterminer une série de conditions qui influencent d’une façon générale l’usinage. Dans un premier temps, et pour simplifier les travaux, nous proposons de prendre ces facteurs constants suivants : • La matière à usiner: acier inoxydable austénitique sans nickel: recuit (2 nuances du commerce à définir avec les participants industriels de l’habillage horloger) • Les outils : matières, revêtements et géométrie (en principe issus des partenaires du projet, normalement en carbure, pour les applications de l’habillage horloger) • Les types d’usinage (ébauche/finition) et l’utilisation d’un lubrifiant : huile de coupe pour ébauche et finition • Les machines : capacités d’usinage, caractéristiques générales, architecture, puissance, etc.
WP1: Protocoles Les protocoles à définir sont : • évaluation (comment mesurer l’état de surface, l’usure de l’outil et la performance) • essai (comment réaliser les essais ; quelle stratégie choisir en fonction de l’usinage et quels paramètres d’usinage choisir • itération (comment itérer les essais ; quels paramètres varier) • outils (quels outils choisir et comment) • matière (comment la matière est disponible ; p.ex. barre, disque, plaque)
WP1: Approvisionnement matière Nous avons contacté une dizaine de fournisseurs et distributeurs d’aciers spéciaux, et avons réussi à collaborer avec les deux les plus importants pour le projet (il s’agit des aciers les plus utilisés sur le marché: Carpenter et Voestalpine). C’est avec eux que nous avons réalisé le préprojet. En plus de ces sociétés, un troisième fournisseur s’intéresse à travailler avec nous, mais son produit n’est pas encore sur le marché. Pour le préprojet, nous avons utilisé un acier recuit, en barre-tube de Ø25 mm et en plaque de 60*11 mm. De plus, un indépendant propose une solution alternative avec la technologie MIM + traitement thermique spécifique avec azotage (frittage). Nous proposons de garder 2 nuances d’acier pour la suite du projet. Est-ce que vous préférez une matière en plaque, ou en barre/rondelle ? Un partenaire peut-il mettre à disposition une carrure neutre de référence afin de valider le processus.
WP1: Fraisage en bout (ébauche et finition) Fraisage en bout (Outils de fraisage Ø1, 2, 4, 8 mm. Longueur coupe fraise 2 × Ø). En particulier : • Ø1 mm et Ø2 mm, Longueur coupe fraise 2 × Ø – effort de coupe spécifique Mesure par un institut de recherche des efforts de coupe + Kc (h) (effort de coupe spécifique) en fonction de Vc et fz pour des cas d’usinage conventionnel (ae, ap env 0.25 × Ø) et trochoïdal (faible ae, forte vitesse d’avance). Comparer certains points avec une matière classique (1.4435 ). Réalisation de test de durée de vie par un institut de recherche, de manière théorique (dans des barreaux). Egalement réalisé avec une matière classique (test d’un outil seulement). • Ø4 mm et Ø8 mm L1 1.5 à 2 × Ø Mesure par un institut de recherche des efforts de coupe + Kc (h) en fonction de Vc et fz pour des cas d’usinage conventionnel (ae, ap env 0.25 × Ø) et trochoïdale (faible ae, forte vitesse d’avance). Ajouter une matière classique (test sur quelques points). Faire des tests de durée de vie, de manière théorique (dans des barreaux), par un institut de recherche. Egalement réalisé avec une matière classique (test d’un outil seulement). Nous pouvons faire analyser le taux d’écrouissage pour une usure donnée pour les deux matériaux. Conditions spécifiques : haute pression, avec huile entière, ou émulsion (sur demande), avec broche haute vitesse/fréquence, Avance ae: 002-0.1 mm/U, Profondeur de coupe ap: 0.1-4 mm, Vitesse de coupe Vc: 30-150 m/min, un avance par dent fz d’autour de 0.01 mm et une force de coupe spécifique kc1 d’entre 2300 et 3000 N/mm^2. Pour le pré-projet, une fraise de Ø1 mm avec revêtement C-TOP a été utilisée.
WP3: Tournage • Dressage de face. Ø20-60 mm (Coupe interrompue) • Intérieur, Extérieur Ø35-45 mm En particulier, nous vous proposons les conditions d’usinage suivantes : • Plaquette ISO en D tailles 7 ou 11 ; refroidissement à haute pression ou à l’huile (standard) • Plaquettes de coupe tels que «UHM20» avec un revêtement «TX+»
WP4: Opérations spéciales • Perçage (Outils de perçage Ø0.5-2 mm) • Filetage extérieur Ø35x0.5 mm • Taraudage (Taraud, tourbillonneur) S1x0.25 max Ø2 mm
WP6: Module Terminaison et surface
Terminaison Traitement surface
• Polissage • Placage
• Sablage • DLC
• Satinage • PVD
• Ébavurage • Traitement BinC
• Gravure (mécanique, laser, • Trovalisation
chimique, manuelle) • Tribo finition
• Perlage, soleillage, clou de paris, • Polissage électrolytique,
guillochage manuel, etc. galvanoplastie, pose de
laque/vernis/SLN, test de collage,
etc.WP7: Module Assemblage • Soudage • Brasage
Experts et Gestion Suite aux échanges avec certaines parties prenantes du projet, nous proposons de continuer de travailler avec Inspire et d’inclure la HE-Arc pour la suite du projet. La HE-Arc, en plus d’être un partenaire local avec un savoir-faire démontré, elle possède des infrastructures pour réaliser plusieurs types d’essais pertinents pour ce projet. Selon l’usinage à analyser, un expert externe pourrait rejoindre les WP. Les travaux et essais seront réalisés par nos experts (institutions pertinentes et neutres). Certains essais seront faits chez Inspire, pendant que d’autres seront réalisés à la HE-Arc. Les essais les plus importants seront réalisés à double pour une validation par les deux institutions. Les partenaires industriels souhaitant participer à la réalisation de certains essais pourront le faire, jusqu’à hauteur de 25% de votre participation et en accord avec le consortium créé dans le cadre de ce projet communautaire. ARCM continuera à être votre interface et l’entité neutre rassemblant les intérêts de chaque partenaire. Il sera le responsable de coordonner et de veiller au bon déroulement du projet, de trouver les bons partenaires et d’écouter et mettre en avant les souhaits des industriels. Pour ce travail, une commission d’environ 10-15% sera retenue.
Financement Etant donné que nous sommes 11 sociétés, nous proposons de faire un financement industriel et privé. Nous aurions la possibilité de postuler pour une subvention à Innosuisse, mais les chances de l’obtenir seraient rares pour un grand consortium comme le nôtre, en plus de devoir attendre fin février pour connaître la réponse. Nous proposons un financement communautaire où tous les partenaires acceptent de financer tout le programme, afin de simplifier la tâche. Pour faciliter l’accès à tous les partenaires, nous proposons que les groupes horlogers financent la plupart du programme, et les sous-traitants complètent le financement, à raison de 80%- 20%. Considérant qu’avec environ 450 essais nous pouvons avoir une bonne idée de l’usinabilité de chaque processus, le coût par type d’usinage revient à environ 60’000 CHF. Nous proposons un financement par projet, afin de rester spécifique. Après le WP1, nous aurons une meilleure idée de comment poursuivre avec les étapes suivantes.
Financement Ainsi, nous vous proposons de commencer avec un financement de 80'000 CHF pour le WP1 (définition des protocoles, approvisionnement et essais de fraisage en bout). Les montants à considérer, selon notre proposition, sont : • Groupes horlogers (clients) (5 membres) : 12'800 CHF * 5 = 64'000 CHF • Sous-traitants (6 membres) : 2'667 CHF * 6 = 16'000 CHF Par la suite, pour vous donner un ordre de magnitude, si nous décidons d’analyser 8 processus (WP1-WP4), le coût du programme sera d’environ 500'000 CHF (8*60K). Dans ce cas, la participation de chaque partenaire s’élève à : • Groupes horlogers (clients) (5 membres) : 80'000 CHF * 5 = 400'000 CHF • Sous-traitants (6 membres) : 16'667 CHF * 6 = 100'000 CHF
Merci
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