Lorsque le matériau le plus dur du monde se combine avec un plastique souple, des outils aux propriétés particulières pour le meulage sont créés. Il s'agit de disques de meulage en diamant liés de manière élastique. Ceux-ci montrent leurs forces lors de l'usinage final et garantissent un meulage parfait. Des procédés innovants comme celui-ci sont nécessaires, car l'industrie de la fabrication est confrontée au défi de produire des pièces de plus en plus complexes et précises à partir de matériaux résistants. Les méthodes de production conventionnelles atteignent souvent leurs limites ici, en particulier lorsque les surfaces sont si fines qu'elles doivent être traitées de manière particulièrement sensible. Lors du salon professionnel GrindingHub, organisé par le VDW (Association des fabricants de machines-outils allemands) du 5 au 8 mai 2026 à Stuttgart, les visiteurs pourront en apprendre davantage sur les techniques de meulage innovantes pour des qualités de surface maximales.
Pour des processus de finition et de polissage exigeants.
« Lorsque des surfaces brillantes sont requises, les outils en diamant à liant élastique atteignent leur efficacité maximale », déclare Jens Meiberg, responsable du développement technologique du spécialiste du meulage Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, Kaltenkirchen. Image : Artifex
Les outils de meulage et de polissage élastiques sont utilisés dans divers secteurs. Dans le travail des métaux, ils améliorent les surfaces des instruments chirurgicaux les plus fins jusqu'aux pales de turbines hautement résistantes. Ces outils permettent d'accélérer les processus de fabrication tout en augmentant la rentabilité et la durabilité de la production. « Nos outils diamantés à liant élastique montrent toute leur force là où des matériaux très durs comme le carbure doivent être usinés avec précision », déclare Jens Meiberg, responsable du développement technologique de l'exposant GrindingHub Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, un spécialiste des outils de meulage et de polissage élastiques basé à Kaltenkirchen près de Hambourg. « En particulier dans les applications où des surfaces extrêmement fines jusqu'à un brillant miroir sont requises, ils atteignent leur efficacité maximale », ajoute Meiberg. Cela les rend idéaux pour des processus de finition et de polissage exigeants. Actuellement, Artifex se concentre, selon les mots de Meiberg, sur le traitement des outils de perçage et de fraisage en carbure pour perfectionner les bords de coupe et améliorer l'évacuation des copeaux des outils de déformation.
Efficacité accrue et coûts globaux réduits
Des surfaces techniquement optimales sont une chose, la rentabilité en est une autre. Dans la pratique industrielle, c'est finalement le calcul coût-bénéfice pour l'utilisateur qui compte. En d'autres termes : quand une qualité de surface améliorée justifie-t-elle un effort plus important ? « Des études montrent des améliorations de la durée de vie de plus de 50 % par rapport aux outils non préparés », déclare Meiberg, responsable d'Artifex. Combiné avec un flux de copeaux plus rapide et un volume de copeaux plus important, l'utilisateur obtient un avantage significatif en termes de coûts et de durée de vie. Grâce à l'usinage avec des outils en diamant liés de manière élastique, la qualité de surface des pièces usinées est nettement améliorée. « Cette optimisation conduit dans la pratique à des durées de vie nettement plus longues pour les outils suivants ainsi qu'à un comportement de processus plus stable et fiable. Les utilisateurs en bénéficient par une efficacité accrue et une réduction des coûts globaux », ajoute Meiberg.
Traitement délicat pour des surfaces filigranes
Certaines surfaces sont si délicates qu'elles doivent être travaillées avec une extrême sensibilité. Des particules de diamant montées de manière élastique permettent, comme l'explique le responsable du développement technologique d'Artifex, d'obtenir des « surfaces brillantes sans modification de contour » en coupant les pointes topologiques du matériau. Dans ce processus, le moyen abrasif uniformément réparti dans la matrice de liaison se déplace en avant et en arrière. En termes simplifiés et pour le profane : la masse douce cède légèrement, de sorte que les grains vibrent légèrement lors du frottement, au lieu de rayer fortement. Par conséquent, la surface est simplement lissée et polie très doucement, au lieu d'enlever agressivement du matériau ou de modifier la forme. En d'autres termes : le disque abrasif plus intelligent cède. « Les paramètres de pression et de vitesse du processus représentent le plus grand défi pour exclure les éclats de grain de cette nouvelle liaison douce », déclare Meiberg. La qualité de surface peut être reproduite de manière cohérente tout au long du cycle de vie des disques.
Grâce aux possibilités de changement d'outils dans la machine, le traitement s'effectue dans un seul montage et non par des processus ultérieurs. Selon Meiberg, Artifex assure un développement continu des outils en diamant grâce à son propre département de recherche et développement - en particulier en ce qui concerne les nouvelles alliages de carbure et les outils en carbure modernes.
Espace pour la recherche fondamentale jusqu'au nanomètre.
Dans le domaine des micro et nanomètres, il reste encore beaucoup de place pour la recherche fondamentale dans les universités. Cela s'applique également à l'utilisation d'outils de finition souples dans le traitement final de surfaces structurées. Dr. Monika Kipp, qui dirige le département de technologie de meulage à l'Institut de fabrication par enlèvement de matière de l'Université technique de Dortmund, s'intéresse intensément à ce sujet. « Un exemple d'application de l'utilisation d'outils de finition souples est le traitement final de surfaces structurées », déclare Kipp. Lorsqu'elles sont par exemple produites par fraisage, des micro-bavures peuvent se former. Pour les enlever sans provoquer de changement significatif de la structure tout en améliorant la qualité de surface, une grande adaptabilité des outils est nécessaire, et il ne doit y avoir qu'une très faible usure de matériau. « Pour atteindre cet objectif, nous nous concentrons dans notre recherche sur le comportement fondamental des outils en diamant souples », déclare la scientifique, qui a récemment été récompensée par la médaille commémorative Otto-Kienzle de la WGP (Société scientifique pour la technologie de production).
Chorégraphie parfaite
Lorsque des surfaces très sensibles sont usinées avec des outils flexibles, il est essentiel de bien comprendre comment les outils et le matériau interagissent. "Pour éviter des modifications de contour indésirables lors de l'usinage de précision avec des meules diamantées à liant élastique ou d'autres outils abrasifs conformes, la connaissance des interactions fondamentales du processus est indispensable", résume Kipp le défi central.
Cela comprend par exemple l'ajustement des paramètres de processus et de la dureté ou de la flexibilité des outils, et donc de la situation de contact local. De plus, selon la scientifique, un ajustement ciblé de la conduite du processus en ce qui concerne la cinématique d'engagement peut également être efficace. On peut se l'imaginer de manière simpliste comme une chorégraphie. À quelle vitesse l'outil de meulage se déplace-t-il ? À quelle vitesse la pièce est-elle déplacée ? Dans
À quel angle ou motif les grains frappent-ils la surface ? À quelle fréquence un grain individuel pénètre-t-il dans le matériau ? Pour un résultat optimal, une interaction parfaite est essentielle.
Les trois K : pression de contact, temps de contact, taille des grains
La qualité de surface dans le traitement de précision dépend, entre autres, de la situation de contact local, explique Kipp. « En ce qui concerne la conception du processus, il est important de distinguer si l'on souhaite obtenir une rugosité aussi faible que possible ou si des surfaces fonctionnelles avec des éléments de structure ou de contour doivent être retravaillées », explique la chercheuse. Pour les applications correspondantes, des outils abrasifs flexibles peuvent être utilisés. L'enlèvement de matière et donc la qualité de surface peuvent être contrôlés, entre autres, par l'ajustement de la pression de contact, du temps de contact et de la taille des grains.
Il fait sombre dans l'espace de meulage
Dans les applications à la limite de ce qui est techniquement possible et économiquement sensé, un vaste champ de recherche industrielle et académique s'ouvre donc encore. Car le mot d'ordre parmi les professionnels reste : « Il fait sombre dans l'espace de meulage. » Cette boutade indique que les praticiens et les chercheurs doivent encore éclaircir les secrets physiques et technologiques les plus profonds du meulage pour optimiser techniquement les processus de production industrielle et les rendre plus efficaces et durables.
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