Projet ANR IMaDe

Le projet IMaDe (usinage Intelligent pour la Maîtrise de la Déformation des pièces) est un projet financé par l’ANR à hauteur de 573 950,88 €. Il a débuté en octobre 2019 et doit se terminer en septembre 2023. Les développements de ce projet se font en partenariat avec l’ENSAM.
ProjetIMaDe

Ce projet s'intéresse à l'usinage de pièces de grandes dimensions en aluminium pour les secteurs nucléaire et aéronautique. Pour répondre aux exigences fonctionnelles, les pièces brutes utilisées sont produites à partir de procédés sources de contraintes internes. La réorganisation de ces contraintes après un enlèvement de matière induit une déformation de la pièce pendant l’usinage et après débridage. Il en résulte une non-maitrise de la qualité géométrique (plusieurs millimètres) des pièces produites et la mise en place d’opérations supplémentaires de reprises.

Dans ce projet, nous nous intéressons à la maîtrise de la déformation des pièces pendant l’usinage à partir d’une mesure in-situ du comportement de la pièce et en proposant une adaptation intelligente du bridage et du positionnement isostatique de la pièce. Ce projet contribue ainsi à la mise en place d’un usinage dit intelligent et adapté au comportement de la pièce pendant l’usinage et après débridage.

Pour atteindre cet objectif, nous souhaitons conduire des activités de recherche autour de deux verrous scientifiques majeurs :

•   Le développement d’une méthode de mesure par imagerie quantitative adaptée à l’usinage de pièces de grandes dimensions en couplant stéréo-corrélation et projection d’images :

Dans ce projet, nous souhaitons mener des activités de recherche pour introduire une nouvelle méthode de mesures pleins champs cohérente avec l’environnement de la machine-outil et les cinématiques de déformation de pièces. Pour mettre en place cette nouvelle méthode, formulée sur une approche CIN, nous la couplerons avec une méthode de projection d’une image à l’aide d’un projecteur sur les surfaces de la pièce. Cette stratégie nous permet de travailler sur des pièces avec des forts enlèvements de matière. Une activité de ce projet portera sur le choix du motif projetté qui devra nous permettre d’estimer directement par CIN la déformation de la pièce et des déplacements de l’ordre de 0,02 mm dans le repère de la machine.

L’enjeu est alors de déterminer un déplacement absolu de la forme générale de la pièce vis-à-vis du système de référence de l’usinage et les positions des surfaces fonctionnelles dans le système de référence de la pièce.

•   La réduction des défauts dimensionnels générés par le rééquilibrage des contraintes résiduelles à l’aide d’un montage d’usinage intelligent :

Une étude bibliographique a montré que le balançage de la pièce usinée dans le brut, le nombre et les positions des brides et des points d’appui isostatique, les valeurs des efforts de bridage ainsi que la stratégie d’usinage influent très significativement sur la déformation de la pièce et les défauts géométriques de la pièce finale. Ainsi, nous souhaitons mettre en place une approche consistant à agir en temps réel sur le système de bridage pour contraindre ou déformer la pièce en cours d’usinage. Pour cela, le système de bridage et de positionnement doit être capable de modifier, en fonction des grandeurs mesurées (effort de bridage, efforts de coupe, mesure d’épaisseur) et d’une stratégie préétablie, les efforts appliqués sur la pièce et la position de ses points d’appui.

Le couplage des efforts mesurés avec une mesure de la déformation de la pièce et un méta-modèle réalisé dans le cadre de ce projet doit permettre d’estimer en temps réel la déformation finale de la pièce après débridage. L’objectif final est de faire évoluer ce montage d’usinage intelligent.

Même si ces deux verrous scientifiques portent sur des aspects différents, ils sont, en fait, intimement liés. La méthode de mesure de champs cinématiques et les efforts mesurés au niveau des brides doivent permettre de recaler et d’enrichir un méta-modèle afin de prédire la déformation finale de la pièce usinée et de faire évoluer le bridage et la mise en position de la pièce.

Ces travaux permettront de définir une instrumentation et une stratégie pour maîtriser la qualité de pièces usinées possédant des contraintes résiduelles.