Conception d’OUtils de coupe à intégrité de surface maîtrisée – TIVOLY – Ecole Centrale de LyON – OUTIVOLYON

Les travaux du laboratoire commun OUTIVOLYON se situent dans le contexte de la fabrication de composants mécaniques ayant de forts enjeux techniques et économiques de durabilité, et notamment les systèmes destinés à la production d’énergie (éoliennes, turbines, centrales électriques, ...) et aéronautiques. Les surfaces critiques de ces composants sont le plus souvent calibrées par des opérations d’usinage (perçage, fraisage, …). Or, les procédés d’usinage sont connus pour induire des modifications sévères de l’état mécanique (contraintes résiduelles), de l’état métallurgique (microstructure) et de la topographie (rugosité) des surfaces. On parle plus globalement d’intégrité de surface. Or il est connu que la durabilité des composants est directement corrélée à l’intégrité de ses surfaces critiques. Dans ce contexte, on comprend la nécessité de prédire la durabilité d’un composant critique en intégrant ses conditions d’usinage, ou plus exactement la nécessité de prédire tout d’abord l’intégrité de surface induite par une opération d’usinage, pour ensuite prédire la durabilité associée à partir de cette intégrité de surface. Or, on peut constater qu’il n’existe à ce jour aucune méthode industrielle robuste permettant de faire le lien entre les conditions d’usinage et l’intégrité de surface, ni de méthodes industrielles robustes capables de faire le lien entre l’intégrité de surface et la durabilité. Ces deux domaines restent des domaines de recherche scientifique amont où de nombreux travaux fondamentaux paraissent chaque année. En l’absence de méthodes industrielles pour ces deux étapes, les concepteurs se basent sur l’expérience de l’entreprise, et notamment sur les avaries constatées dans le passé, pour définir des bornes à chacune des 3 familles de critère de l’intégrité de surface (contraintes résiduelles, microstructure, rugosité), espérant ainsi maximiser la probabilité de respecter la durabilité attendue. Étant en incapacité de faire un lien clair entre usinage / intégrité de surface / durabilité, les industriels fabricants doivent mener de longues et coûteuses campagnes d’essais de nouveaux outils et d’optimisation des conditions de coupe en vue de trouver, par itération successive ou par expérience, une solution acceptable techniquement et économiquement.
Les fournisseurs d’outils de coupe ne sont pas plus armés que leurs clients fabricants pour les accompagner dans cette démarche de prédiction de l’intégrité de surface induite par leurs propres outils, et encore moins armés pour prédire la durabilité qui en découle. TIVOLY est une ETI dont le métier historique était la fourniture d’outils de coupe performants (par ex. fourniture d’un foret) répondant à un cahier des charges (dimensions, …). Depuis quelques années, et pour exister face aux grands concurrents mondiaux, TIVOLY a évolué afin de se positionner sur la fourniture de solutions optimisées et s’engagent auprès de ses clients à fournir des outils qui respectent une qualité géométrique sévère sur les surfaces fonctionnelles et une productivité importante. A présent, l’ambition de TIVOLY est de passer du statut de fournisseurs de solutions à celui de fournisseurs de fonctions. Ainsi TIVOLY ambitionne de devenir le premier fournisseur d’outils de coupe capable d’une part de concevoir des outils de coupe à intégrité de surface maitrisée et d’autre part d’accompagner ses clients dans l’optimisation de la durabilité de leurs composants critiques. Pour cela, TIVOLY souhaite s’appuyer sur l’expertise du laboratoire LTDS de l’Ecole Centrale de Lyon qui développe, depuis 20 ans, des outils de simulation numérique et de caractérisation expérimentale l’intégrité des surfaces usinées et de leurs durabilités.