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78 perçages réalisés par SMP avec l'aide de MITSUBISHI MATERIALS pour assurer le refroidissement d'une pièce emboutie à chaud

27/01/2017
Depuis 1977 à Flers (61), la SMP fabrique des outils de presse pour la découpe et l’emboutissage. Aux avant-postes de la filière automobile, l’entreprise a consacré plusieurs années à développer les outillages pour l’emboutissage à chaud afin de l’adapter à un process continu pour la fabrication de pièces de structures allégées. Un des points clés d’un outillage de presse à chaud est son système de refroidissement. Celui-ci est entièrement percé dans la masse. Cette opération particulièrement complexe, pour laquelle MMC Metal France, filiale française de Mitsubishi Materials, s’est investie pas à pas aux côtés de son client, constitue un avantage décisif offrant aux équipementiers de premier rang une technologie mâture pour gagner en sécurité, performance énergétique et design produit.

outil emboutissage chaud
A.Marteau (Chef d’atelier usinage SMP), F.Bouquety (Responsable Régional MMC Metal France), D.Lebarbier (Président SMP) et A.Panaget (Technico-Commercial MMC Metal France) devant un outillage de presse destiné à l’emboutissage à chaud


Depuis qu’elle se consacre aux outillages de presse (pouvant atteindre 30 tonnes), l’usine SMP n’a cessé de s’agrandir pour accueillir 48 salariés. Cette croissance est liée à son offre technologique, constamment enrichie par une culture de l’amélioration continue et de l’innovation portée par le dirigeant, Didier Lebarbier, et son équipe. Cette passion commune pour leur métier en lien avec l’écoute qu’ils portent aux attentes de leurs clients, est vitale dans le contexte très concurrentiel du secteur automobile. L’enjeu économique de l’outillage de presse pour un nouveau véhicule et son coût élevé de fabrication ne laissent pas de droit à l’erreur sur ce type de fabrication.

La recherche de gains de performance en usinage est à l’origine d’une collaboration vieille de plus de 10 années avec Mitsubishi Materials. A l’écoute de son client, Arnaud Panaget, technico-commercial MMC Metal France, visite régulièrement SMP et des propositions souvent ambitieuses prennent forme à la suite d’échanges avec Alain Marteau, chef d’atelier usinage. Dans leurs recherches d’amélioration continue des stratégies d’usinage, ils ont privilégié l’usage d’outils, à haut rendement et avance rapide, lorsque des gains significatifs pouvaient être obtenus.

Les constructeurs étant toujours plus attentifs aux objectifs de réduction du poids et consommation des véhicules, SMP s’est engagée avec son équipe dès 2004 dans le développement de la technologie d’emboutissage à chaud et la fabrication de pièces automobiles – Le bénéfice étant d’augmenter la résistance et la sécurité des pièces de structure tout en diminuant le poids de ces éléments. De nombreuses difficultés sont à surmonter pour réaliser un outillage dédié à ce processus qui met en forme la pièce à plus de 600° et assure son refroidissement brutal à moins de 100°, telle une trempe thermique.

Dans le déploiement industriel de cette nouvelle fabrication, le forage de l’empreinte est une des opérations les plus délicates à maîtriser. L’ensemble poinçon-matrice comporte un réseau de circulation d’eau de refroidissement très dense au plus près des formes de la pièce. Un élément de petite taille (400x300x200) d’une empreinte comporte jusqu’à 78 perçages selon la complexité de sa forme. Parce qu’elle conditionne la qualité de fonctionnement du process d’emboutissage à chaud, la précision de positionnement des perçages profonds, dans n’importe quelle position angulaire, est un enjeu majeur sur le plan économique et technologique.

Heureusement, l’expérience d’Alain Marteau a permis de progresser rapidement dans l’usinage et le perçage 5 axes des outillages. Les premières réalisations ont été effectuées avec des forets HSS, le temps d’évaluer tous les facteurs de difficulté à prendre en compte. L’implication d’un spécialiste outils pour optimiser cette opération était une évidence pour le chef d’atelier. Celui-ci a mis à contribution Arnaud Panaget, et Fabrice Bouquety, responsable régional MMC Metal France, ses partenaires Mitsubishi Materials.

foret percage acier forge
Foret MPS de Mitsubishi Materials


Il convenait de trouver un procédé parfaitement étudié. Choisi pour ses caractéristiques mécaniques, l’acier de forge utilisé est un matériau reconnu pour être difficile à usiner par les fabricants d’outils. Sa structure particulière n’entre pas dans un modèle prédéfini ce qui augmente les difficultés rencontrées dans le cas des perçages profonds débouchant en plusieurs endroits avec des angles de faibles amplitudes. Pour Arnaud Panaget, il n’y avait pas de cas similaire sur lequel s’appuyer « Nous disposons de plusieurs gammes de forets longs qui sont préconisées avec leurs paramètres de coupe et d’avance en fonction de matières bien précises. Avec cet acier un peu particulier, nous avions besoin de trouver des compromis pour bénéficier d’avances rapides malgré les variations de contraintes lorsque le foret traverse un conduit. Dans un objectif de productivité et de sécurité, j’ai retenu les forets carbure revêtu de la gamme MPS. Leurs larges goujures permettent une bonne évacuation des copeaux et le double listel assure la précision attendue, évitant tout aléa en cours de process. La performance de coupe et la longévité réputée de l’outil nous offrent un maximum d’amplitude pour affiner l’optimisation des temps de cycle et les coûts ».

Pendant un peu plus de 6 mois d’essais, l’opérateur, le chef d’atelier et son interlocuteur MMC Metal France ont établi les abaques de coupe à utiliser en fonction des stratégies d’usinage et des principaux forets à employer (L= 20 à 40xD). « La qualité de la coupe a été notre fil conducteur pour établir une grille des vitesses et avances pour le perçage sur de grandes profondeurs. Notre premier indicateur visuel était la qualité du copeau obtenu. Sa forme en coquillette servait de juge de paix pour cadrer les limites d’utilisation (avance) » explique Alain Marteau. La longueur cumulée de tous les perçages d’un outillage complet d’emboutissage à chaud donne une idée de l’importance stratégique des opérations de perçage en 5 axes dans le challenge engagé par SMP. Travaillant main dans la main pour analyser le travail accompli, le duo a réussi à diviser plusieurs fois les temps de cycle.

« Nous avons dû tester un certain nombre d’outils pour définir nos paramètres de vitesse et d’avance continue. L’engagement d’Arnaud Panaget a libéré nos craintes. Plus d’une fois il nous a fourni des outils pour aller au bout de nos essais. Ce partenariat a débouché sur l’acquisition d’un véritable savoir-faire » confie le chef d’atelier.

foret percage circuit refroidissement
Le foret MPS permet les perçages longs pour réaliser le circuit de refroidissement de l’ensemble poinçon-matrice


Au-delà de la complicité des personnes, la confiance réciproque entre les partenaires a fait progresser les deux entreprises. Les attentes du client sur l’outil idéal trouvent échos chez Mitsubishi Materials : le foret MPS L= 40xD est devenu un standard catalogue et au-delà jusqu’à sa version 70XD réalisable à la demande. Alain Marteau a eu l’opportunité de se rendre sur le site du M-VEC en Espagne. Cette usine Mitsubishi Materials située près de Valence est aussi le centre européen d’essais et de formation de la marque. « J’ai pu observer comment les forets MPS usagers étaient reconfigurés à neuf. L’affûtage de l’arête et l’installation du revêtement anti-usure prolongent la vie de nos outils jusqu’à 7 fois pour un coût bien inférieur à celui de l’utilisation d’un outil HSS équivalent » a constaté Alain Marteau.

En quelques années d’investissements lourds, avec notamment deux centres d’usinage 5 axes pour réaliser les forages profonds, une presse à chaud et son four pour les essais et préséries, Didier Lebarbier a donné une forte impulsion à son entreprise et tire satisfaction de son pari d’entrepreneur. Il dispose d’un avantage concurrentiel incontournable dans un marché où chaque véhicule est distingué par la surenchère technologique qu’il propose. Les équipementiers emboutisseurs ont adopté cette technologie novatrice. L’emboutissage à chaud représente déjà 50% de l’activité de SMP et MMC Metal France poursuit l’accompagnement de son client dans l’évolution technologique. De nouvelles solutions d’outillage, élaborées avec le soutien technique des experts de l’usine européenne de Mitsubishi Materials, sont en cours de développement.


Arrosage du foret MPS

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