Introduire des milliers de trous de rivets avec une précision constante dans des composites CFK-Alu pour des pièces d'avion nécessite des forets en carbure de haute qualité parfaitement conçus. Scheinecker, une adresse de premier plan pour les outils de précision « made in Austria » et maintenant exactement 50 ans dans le métier, les conçoit en un temps record – et a augmenté dans le dernier projet la durée de vie de 130 % et plus par rapport aux spécifications du client. Les garants de succès décisifs de l'outil : le revêtement en diamant CVD BALDIA COMPOSITE DC et son fabricant Oerlikon Balzers.
Les plastiques renforcés de fibres de carbone (CFK) fascinent les concepteurs dans la construction aéronautique, mais font transpirer les experts en usinage. Lors de son passage à travers un composite, un foret rencontre parfois des fibres de carbone super résistantes et de la résine époxy plus douce, et dans les matériaux composites, des couches de titane ou d'aluminium ductile avec des propriétés d'usinage complètement différentes. Il est surtout nécessaire d'éviter la délamination, c'est-à-dire les déchirures de fibres lors de l'entrée et de la sortie du foret. Car celles-ci conduisent finalement à des tolérances divergentes concernant le diamètre, la forme et la qualité de surface des milliers de trous qui doivent accueillir des rivets pour le montage stable des composants.
Une tâche extrêmement délicate, pour laquelle le fabricant autrichien d'outils de précision Scheinecker, qui fêtera ses 50 ans en 2025, apporte 35 ans de savoir-faire dans le domaine de l'aéronautique. « Nous examinons chaque cas d'application dans les moindres détails sur place chez le client, avant que la conception n'entre en jeu », explique Dino Lirk, directeur technique chez Scheinecker.
C'est ainsi qu'un constructeur d'avions renommé a frappé à la porte et a demandé un foret capable de mieux gérer l'usinage après un changement de matériau que l'outil précédent. Il s'agissait d'un matériau empilé composé de plusieurs couches de fibres de carbone et d'aluminium pour des composants dans la zone des ailes d'un avion de passagers. Pour usiner de tels matériaux hétérogènes de manière fiable sur une longue durée d'utilisation, le substrat, la géométrie, la structure de coupe microscopique et le revêtement de l'outil doivent parfaitement s'harmoniser. Les Autrichiens veillent à ce que la géométrie soit conçue en tenant compte de l'écoulement des copeaux, de la rupture contrôlée des copeaux ainsi que de la stabilité de l'outil. L'accent est également mis sur la qualité de surface, la précision de rotation et la rigidité du foret.
Parce que le revêtement joue un rôle déterminant pour une performance optimale, Scheinecker a opté pour BALDIA COMPOSITE DC, un revêtement en diamant de son partenaire de longue date Oerlikon Balzers. Spécialement développé pour l'usinage de matériaux composites, le revêtement CVD (Chemical Vapour Deposition) nanocristallin protège contre l'usure due au CFK hautement abrasif et à la contrainte thermique, ainsi que contre les adhésions et la formation de bavures dues à l'aluminium. Oerlikon Balzers produit la protection de surface avec une précision micrométrique et contrôle l'épaisseur du revêtement pour respecter précisément les valeurs de tolérance qui se situent au milieu des limites supérieures et inférieures en vigueur. Ainsi, BALDIA COMPOSITE DC permet des tolérances très serrées pour le diamètre de l'outil et les perçages. Un prétraitement spécial soutient encore la conservation importante de bords de coupe très tranchants, d'une grande sécurité de processus et d'une qualité de perçage constante.
Scheinecker a conçu l'outil en carbure (VHM) pour une utilisation dans une unité de progression de perçage semi-automatique (ADU/Advanced Drilling Unit) – une nouveauté, car les composants en question n'étaient auparavant percés que manuellement. La géométrie ainsi que le foret ont été mesurés et produits avec un effort très élevé et des machines ultramodernes. Les tests ont été réalisés sur des stations propres ainsi que chez le client.
Plus de 130 % de durée de vie en seulement quatre semaines
Dès le premier essai, 600 perçages ont été réalisés, et maintenant il y en a bien plus de 1 000. « Avec 1 000 perçages, nous sommes déjà 130 % au-dessus des exigences du client. Grâce à d'autres ajustements de l'épaisseur du revêtement et des géométries, des durées de vie encore jusqu'à 30 % plus élevées sont attendues », conclut Dino Lirk. Entre la première inspection du composant et l'outil fini livré, il ne s'est écoulé qu'environ quatre semaines – pas un cas exceptionnel, mais le temps de traitement moyen chez Scheinecker. Sur le marché, plus de dix semaines sont courantes, selon Lirk.
La durée de vie ainsi que la rapidité de mise en œuvre ont été en grande partie le résultat d'une très bonne collaboration avec Oerlikon Balzers. « Pour de tels projets, nous demandons immédiatement tous les facteurs pertinents et décidons ensuite rapidement, en fonction de notre expérience, quel revêtement et quelle épaisseur sont appropriés. Scheinecker nous fournit rapidement toutes les informations nécessaires, ce qui nous permet de revêtir et de livrer rapidement des outils de test », explique Dirk Schmidt, responsable produit et grands comptes Diamond chez Oerlikon Balzers.
« Pour ces raisons, nous travaillons exclusivement avec Oerlikon Balzers comme partenaire de revêtement », déclare Ulrike Scheinecker-Graul. La directrice générale de Scheinecker a reçu en quelque sorte une confirmation pour le bon travail d'équipe directement du client : celui-ci a qualifié les coûts par trou obtenus avec l'outil de perçage hautement efficace comme le meilleur résultat qu'il ait jamais atteint dans un tel projet.
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