Contrôle Thermique en Usinage des Matériaux en Conditions Extrêmes – CONTROLTHERM

Ce projet a pour objectif de développer un nouveau dispositif de mesure et du suivi de la température dans des outils lors de l'usinage en conditions sévères de matériaux à forte valeur ajoutée. Il sera notamment question de réaliser un transfert de technologie entre les laboratoires universitaires impliqués dans ce projet et la société ACTARUS [part. 2] concernée par ce domaine d'activité. Ce transfert sera directement appliqué à de l'usinage de pièces composites fabriquées par la société SLCA [part. 3]. - Le comportement mécanique des matériaux vis-à-vis des sollicitations auxquels ils sont soumis lors de leur utilisation dépend en grande partie des choix adoptés lors de leur mise en œuvre. Des solutions technologiques existent pour minimiser les contraintes thermomécaniques lors de la mise en forme par enlèvement de matière et donc préserver l'intégrité du matériau usiné. En effet, les procédés d'usinage très grande vitesse (UTGV), les revêtements d'outil et la micro lubrification sont autant de solutions qui permettent de minimiser les termes sources de chaleur relatifs aux phénomènes tribologiques au niveau des interfaces outil - matière. Néanmoins, chacune de ces solutions doit être adaptée à la configuration d'usinage rencontrée (couple outil - matière) et elles sont d'autre part difficile à mettre en œuvre dans le cas des matériaux composites. Les codes numériques de simulation thermomécanique de la coupe développés depuis une dizaine d'années sont très performants mais ne peuvent pas être utilisés dans l'objectif de suivre et de contrôler l'usinage en temps réel. - La société ACTARUS est spécialisée dans le développement et la commercialisation de technologies, de produits et de services associés pour le contrôle d'usinage en temps réel, qui met en oeuvre le système breveté de mesure en continu de la température de coupe en usinage. Elle a développé des outils équipés de capteurs thermiques qui permettent de suivre l'évolution de la température en des points très proches de la zone de coupe. Ce dispositif unique a été implanté sur différents sites industriels (CEA, MECACHROME, PSA, PCI, MONTUPET...). Pour avoir une connaissance plus précise du bilan énergétique de la coupe, le TREFLE [part. 1] et l'IMS [part. 5] développent depuis quelques années une nouvelle méthodologie qui consiste à estimer le flux de chaleur appliqué sur l'outil par méthode inverse. Cette approche nécessite d'une part la mesure de la température en un ou plusieurs points dans l'outil et d'autre part l'élaboration d'un modèle liant le flux de chaleur à la température dans l'outil. La complexité des outils utilisés de nos jours dans le secteur industriel (présence d'un revêtement, configuration géométrique de l'outil,...) nous a conduits à établir ce modèle par identification de systèmes. - Notre projet consiste tout d'abord à appliquer la méthodologie développée par le TREFLE et l'IMS aux dispositifs de suivi et de contrôle en usinage commercialisés par la société ACTARUS. Les applications concernent l'usinage de matériaux composites en conditions sévères au sein de la société SLCA. Un deuxième aspect de notre projet est de réaliser un banc de caractérisation de l'outil où l'élévation de température atteinte en pointe d'outil sera du même ordre de grandeur que celle rencontrée pendant l'usinage (quelques centaines de degrés). Pour la réalisation de ce deuxième objectif, le LNE [part. 4] mettra à disposition ses compétences dans le domaine de la métrologie des lasers de puissance. - ...