L’essor des micro-machines

La miniaturisation permanente des composants mécaniques utilisés par des industries comme le médical, l’horlogerie, l’aérospatial ou la joaillerie, donne naissance à de nouveaux équipements. Rapides et très compacts, ces derniers assurent des usinages de très haute précision. 

Véritable rupture technologique, le centre d’usinage 701S conçu par Willemin-Macodel a ouvert, dès sa première présentation en 2014, une nouvelle ère. Celle de micro-machines capables d’assurer des usinages ultraprécis et à très grande vitesse. Le secret de cet équipement d’avant-garde ? Sa capacité à exploiter la dynamique et la rigidité qu’apporte la cinématique parallèle de type Delta linéaire. Comparée aux architectures traditionnelles de machines-outils, cette configuration minimise les masses en mouvement tout en augmentant la rigidité de la machine. Résultat : moins d’énergie à consommer et moins d’échauffement thermique, plus de stabilité et de précision. La consommation d’énergie très faible (elle n’est pas plus gourmande qu’un simple sèche-cheveux) s’ajoute aux autres avantages de ce concept. A savoir, l’emprise au sol de 1 m², un magasin de pièces à 12 positions et un magasin pour les 72 outils… C’est un condensé d’innovations qui répond aux exigences des industries de pointe telles que l’horlogerie, le micro-moule et la sous-traitance micromécanique de haute précision.

La configuration Delta repousse en effet, les limites de l’usinage traditionnel et permet d’atteindre des précisions submicroniques et des états de surface nanométrique. Comment ? Tout simplement, grâce à la combinaison de la faible masse en mouvement, de la haute résolution des règles de mesure et du calcul ultra-rapide de la boucle de régulation assurée par la commande numérique de type PC (qui se charge aussi de la gestion de production). Le constructeur suisse a développé une moto-broche très haute performance pour s’accorder avec la cinématique parallèle. Autre paramètre très soigné, la précision d’usinage est renforcée car les outils sont directement fixés dans la moto-broche dont la vitesse de rotation maximale est de 80 000 tr/min. Pour les ateliers qui veulent l’exploiter sans surveillance, les ingénieurs de Willemin-Macodel ont conçu une cellule robotisée sur mesure. Installée à côté de la machine sur 0,8 m², elle travaille en temps masqué et assure une autonomie de fonctionnement d’au moins trois jours. Une performance rendue possible par la durée de vie prolongée des outils de coupe qui restent efficaces, même après des centaines de pièces usinées. Objectif primordial pour les ateliers horlogers mais aussi pour les autres utilisateurs de la machine, la flexibilité est également au rendez-vous grâce à l’intégration de plusieurs procédés d’usinage. La 701S est ainsi capable d’usiner les pièces recto-verso et de les détourer dans le même cycle d’usinage. Les pièces sortent complètement terminées, et décorées si nécessaire.

Des solutions polyvalentes et autonomes

Le centre d’usinage Micro5 conçu par le Groupe Chiron affiche des performances comparables. Une solution qui trouve sa place dans la fabrication de pièces médicales, de boîtiers et platines ainsi que de mouvements de montres, de bijoux et de composants pour la mécanique de précision et la micromécanique. Bref, pour toute situation dans laquelle de petites pièces de grande valeur nécessitent un usinage dynamique et de haute précision. Ce centre d’usinage à cinq axes est extrêmement compact et peut être installé très rapidement presque partout. Le « 5 » du nom Micro5 représente le rapport idéal de 5 :1 entre la taille de la machine et la pièce à usiner. La consommation d’énergie (moins de 500 W) est 50 fois inférieure à celle des systèmes conventionnels et une broche haute performance permet des temps d’usinage très courts.
Pour les productions sans surveillance, la machine peut être combinée avec le système Feed5 qui assure le chargement et le déchargement automatisés des pièces grâce à un robot 6 axes Yaskawa. Pour améliorer la productivité, le constructeur suisse propose différentes configurations dans le cadre de sa plate-forme 4.0 Factory5. L’utilisateur peut, par exemple, placer le système Feed5 entre deux machines Micro5 pour les charger/décharger alternativement.

La quête de la flexibilité, de la précision et de la productivité est sans relâche chez Spinner également. Le constructeur, représenté en France par Realmeca, a doté son centre de tournage ultraprécis, Microturn, d’outils de rectification intérieure et extérieure. « L’utilisateur peut ainsi non seulement assurer le tournage des pièces (même traitées thermiquement) avec une précision submicronique, mais également les rectifier à l’aide d’une meule extérieure de 400 mm et de jusqu’à deux broches de rectification intérieure hautes performances », précise Jean-Baptiste Medot, directeur commercial de Realmeca. « Il minimise ainsi les surépaisseurs nécessaires à la rectification, réduit les temps de cycle et améliore la précision. » L’usinage dur des filetages et des contours est possible grâce à la fonctionnalité de tournage complet de la machine avec jusqu’à 10 000 tr/min sur la broche porte-pièce ou la rectification de formes non circulaires grâce à l’interpolation de haute précision de la pièce sur l’axe C. La tourelle d’indexation montée au bas de la zone de travail permet un tournage doux et dur de haute précision des contours internes et externes sur la broche 1 et la broche 2.

Des opérations de fraisage avec des outils entraînés et l’axe Y sont également possibles. Une large gamme de chargements par robots standardisés sont disponibles ainsi que des solutions spéciales en fonction de l’application. La micro-rectification est proposée également par le constructeur Anca avec sa nouvelle machine Micro Ultra X qui offre une précision d’usinage nanométrique. Capable de fonctionner sans surveillance grâce à un robot de chargement/déchargement intégré, cet équipement est adapté à la fabrication des micro-outils de coupe. 

Spécialisée dans le développement de micro-usines intelligentes, la start-up suisse Enoveas a développé un concept révolutionnaire de micro-machine à commande numérique. Baptisée Silex, la solution de ce spin-off du B-Next Group est destinée à la production industrielle de pièces micro-usinées pour diverses industries telles que l’horlogerie, l’électronique, le médical, les composants électroniques, l’aéronautique… Ses paramètres battent tous les records : empreinte au sol de 0,43 m², consommation d’énergie inférieure à 1 kW (la machine peut être alimentée par un panneau solaire), broche pour l’usinage grande vitesse (60 000 tr/min), haute précision (+/- 1 µm et +/- 0,002°), commande numérique à base PC et à écran tactile, compatibilité avec le concept 4.0, magasin d’outils de 20 places (60 en option), accélération de 25 m/s², vitesse d’axes de 30 m/min… « Notre solution est disponible dans plusieurs variantes », explique Léo Van Hauwaert, responsable des ventes d’Enoveas.

« L’utilisateur peut choisir la machine Silex One uniquement, à 3, 4 ou 5 axes. Ou opter pour une solution automatisée, la Silex Auto. Ou encore installer deux machines Silex avec au milieu le système automatisé d’alimentation X-Base. Conçu par notre partenaire ICE Automation, ce dernier est basé sur le concept du gratte-ciel pour faciliter l’autonomie et l’interaction avec l’opérateur ainsi que la maintenance et les réglages.
Le système dispose d’un bras robotisé modulaire qui assure le chargement/déchargement des pièces (dimensions minimum 20 x 20 x 1 mm et maximum 50 x 50 x 15 mm) en moins de 30 secondes. Sa capacité est de 20 à 60 pièces.Très flexible et facile à intégrer avec des machines existantes, cette solution ergonomique consomme moins de 100 W. »
En fonction des options choisies par l’utilisateur, la machine coûte environ 250 000 euros.
Un développement à suivre… •

www.enoveas.com
www.realmeca.com
www.spinner.eu.com
www.chiron-group.com
www.willemin-macodel.com