Dans le fraisage de plastiques renforcés de fibres de carbone, l'industrie aéronautique exige avant tout une qualité maximale des surfaces usinées et une sécurité de processus optimale. Les entreprises Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH et CemeCon établissent maintenant de nouveaux standards dans ce secteur d'avenir crucial grâce à une collaboration étroite. Un outil premium développé en commun allie géométrie, substrat et revêtement en diamant pour une solution optimale.
L'usinage des plastiques renforcés de fibres de carbone, ou CFK, qui sont particulièrement avantageux pour la construction légère, représente l'un des plus grands défis de l'industrie de l'usinage. Dans la construction aéronautique, des variantes encore plus exigeantes du matériau composite sont utilisées. En même temps, il y a un accent absolu sur la qualité maximale des pièces, ce qui interdit tout compromis et exige la plus haute performance des outils de fraisage utilisés. En effet, les fibres hautement résistantes doivent être séparées proprement – malgré leurs orientations différentes au sein de la matrice. Sinon, des excès de fibres ou des délaminages peuvent survenir, nécessitant au minimum une retouche manuelle coûteuse.
La fabrication de grandes pièces d'avion, telles que des coques ou des segments pour le fuselage, pose aux fabricants d'avions et aux fournisseurs une problématique très spécifique : les épaisseurs de paroi se situent souvent entre quelques millimètres et plusieurs centimètres. Des forces transversales énormes agissent sur l'outil de fraisage aux transitions. Dans le pire des cas, il peut se briser et des morceaux de rupture peuvent pénétrer à l'intérieur de la pièce – des interruptions de production ou même la perte de pièces entières seraient les conséquences coûteuses. L'utilisation de tissu en cuivre comme protection contre la foudre représente un autre défi dans l'usinage. L'objectif est d'obtenir un bord de pièce sans retouche – sans excès de cuivre.
C'est précisément à ces défis que les partenaires de développement Hufschmied et CemeCon se sont attaqués ensemble. Le fabricant d'outils bavarois et le spécialiste du revêtement ont conçu en équipe un nouvel outil de fraisage qui augmente de manière significative la sécurité des processus lors du fraisage CFK et dont la durée de vie a pu être prolongée de plus de 50 % par rapport aux outils similaires.
Une voie structurée vers le nouvel outil premium
« Nos clients de l'industrie aéronautique le soulignent encore et encore lors des échanges : Lors de l'usinage de pièces en matériaux composites, la sécurité des processus est la priorité absolue, car même les plus petites déviations de pièces peuvent devenir très coûteuses. Cela a éveillé notre ambition de convaincre les utilisateurs dans ce domaine avec une solution nettement améliorée », déclare Fabian Lindinger, responsable de la technique d'application chez Hufschmied. La base pour le fraisage HEXACUT 058, spécialement conçu pour les pièces d'avion en CFK, était posée.
Dans ce cadre, le centre de développement de Hufschmied, près d'Augsbourg, a d'abord réévalué et retravaillé la géométrie de l'outil existant. L'outil nouveau devait répondre, en plus de la sécurité des processus optimale, à une autre exigence : la qualité de coupe doit rester garantie sur une durée de vie aussi longue que possible.
Accord parfait des paramètres de l'outil
Au cours du processus ultérieur, il est apparu comment un partenariat solide en matière de technologie d'innovation peut faire la différence : car essentiel pour un résultat global idéal était bien sûr le revêtement adapté, qui a été ajusté à la géométrie de l'outil élaborée par Hufschmied et au substrat novateur. À cet égard, les experts en revêtement de CemeCon ont spécifié un matériau de revêtement en diamant pour le nouvel outil, qui a déjà atteint une qualité absolument remarquable lors des tests. « Il était extrêmement fascinant d'observer comment, peu à peu, l'association optimale entre substrat en carbure et matériau de revêtement s'est cristallisée », se souvient Javier Fuentes. Le responsable du développement des revêtements et des outils de coupe chez Hufschmied souligne : « Grâce à un travail d'équipe productif, nous avons finalement pu atteindre un usure homogène, avec laquelle nous avons pu obtenir un bord de fraisage clair et lisse à un niveau constamment élevé tout au long de la durée de vie de l'outil. Et les éclats de revêtement ou même les ruptures d'outils n'ont tout simplement plus eu lieu lors des tests de production. »
Marco Furrer, responsable des ventes chez CemeCon, explique : « Pour le nouvel outil Hufschmied, nous avons spécifiquement adapté le matériau de revêtement éprouvé CCDiaAeroSpeed de CemeCon. Ainsi, nous avons pu atteindre une adhérence exceptionnelle sur le carbure choisi par Hufschmied, malgré une épaisseur de revêtement élevée. Le résultat convaincant : le nouvel HEXACUT 058 de Hufschmied permet aux utilisateurs d'obtenir une qualité de coupe constamment élevée, une sécurité de processus maximale, également due à des vibrations nettement réduites, et une durée de vie significativement plus longue.
Des partenaires solides agissent sur un pied d'égalité
L'ensemble du déroulement du projet a énormément bénéficié de la collaboration professionnelle des parties prenantes, car le partenariat entre Hufschmied et CemeCon va déjà bien au-delà d'une simple relation fournisseur-client. Dans un étroit partenariat, des détails importants tels que les préparations de bords, les rayons de coupe ou l'épaisseur et l'architecture du revêtement ont été élaborés. « Avec des compétences réunies, nous avons pu optimiser tous les paramètres jusqu'à ce que nous atteignions une solution cohérente sur tous les points », explique Michael Woda, responsable du développement des diamants chez CemeCon.
Même dans la production en série du HEXACUT 058, les entreprises continuent de collaborer. Les fraiseurs premium de ce nouveau type sont revêtus au siège de CemeCon à Würselen, dans le plus grand centre de revêtement en diamant au monde, et soumis à un contrôle qualité complet. Indépendamment de cela, Hufschmied vérifie à nouveau des critères pertinents, tels que la distribution homogène de l'épaisseur du revêtement – pour les clients finaux, cela signifie un plus en matière de sécurité des processus.
« Ce projet contribue – tout comme nos autres collaborations, certaines déjà de longue date avec CemeCon – à établir Hufschmied dans le monde entier comme un synonyme de solutions d'usinage de premier ordre », se réjouit la directrice générale Christel Hufschmied du succès du développement. « Le nouvel outil en diamant et le chemin commun avec CemeCon vers sa maturité industrielle nous font progresser durablement dans l'atteinte de nos objectifs. »
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