Réduire de 30% les coûts de production des pièces de grande taille, c'est l'objectif du projet Dry To Fly. Deux ans après son démarrage, les démonstrateurs de fraisage assisté par cryogénie de matériaux réputés difficiles à usiner livrent leurs premiers résultats.
Dry to Fly entre de plain-pied dans sa phase concrète. Lancé en 2015, ce projet industriel vise à baisser les coûts de production des pièces de grandes dimensions de plus de 30%, principalement dans les secteurs de l'aéronautique, du spatial, de l'énergie (nucléaire, éolien, pétrole...) et du transport (ferroviaire, maritime-naval...). Dans ce but, il explore trois voies : une préparation de la matière par un système de découpe 3D innovant, de nouvelles stratégies d'usinage avec une suppression de la FAO, remplacée par les algorithmes de stratoconception (procédé de fabrication additive de type solide/solide) et un pilotage adaptatif, et une assistance cryogénique de l'usinage. Et c’est dans ce domaine que le projet a le plus avancé, avec la réalisation de trois démonstrateurs de fraisage assisté par cryogénie, dont un installé au Cetim et dévoilé au public lors des journées Intercut (voir photo), les 1er et 2 février 2017, à Senlis.
Usiner à -200°C
L'assistance cryogénique consiste à éviter les phénomènes de surchauffes en refroidissant la pièce et l'outil au plus près de la zone de coupe avec de l'azote liquide dont la température avoisine les - 200°C. Cette technique vise les matériaux à hautes caractéristiques mécaniques, généralement employés pour des pièces souvent complexes et soumises à de fortes sollicitations, et réputés difficiles à usiner. Exemple avec l'alliage de titane TA6V, qui présente une faible conductivité thermique (6 fois moindre que celle d'un acier) et un coefficient spécifique de coupe élevé. Dès lors la productivité et la durée de vie des outils coupants sont sensiblement réduites en usinage classique avec une lubrification à l’huile soluble.
La difficulté est grande, notamment en fraisage où l'azote doit circuler dans l'outil coupant, et donc à l'intérieur de la broche, et arriver à l’état liquide en bout de l'outil. Mais ça marche ! Pour le fraisage du TA6V, les premiers essais réalisés sur le démonstrateur du Cetim révèlent ainsi un quasi doublement de la vitesse de coupe et du débit copeaux par rapport à l’usinage classique. Par ailleurs, sur la pièce, l'intégrité de surface est respectée et les résultats sur la tenue des tolérances sont prometteurs.
Le consortium du projet Dry To Fly, porté par l'industriel Mécachrome à Amboise (Indre-et-Loire), comprend le Cetim, le Cirtes, Evatec Tools, Inori SAS, Missler Software et MPM (Groupe Meyer France). Le projet est doté d'un budget de 12,5 millions d'euros. Labellisé par les pôles de compétitivité Materalia, Viameca et EMC2, il a démarré en janvier 2015 pour une durée de 4 ans.