"Cest fou toutes les possibilités que cela ouvre !" Aux Rencontres internationales de l’usinage, organisées à Cluses (Haute-Savoie) fin janvier par le consortium Intercut (réunissant le Centre technique des industries mécaniques, Cetim, l’École nationale d’ingénieurs de Saint-Étienne et les Arts et Métiers Paristech), la broche e-Spindle fait sensation. Et pour cause. Cette broche d’usinage "intelligente", dotée de nombreux capteurs, symbolise une promesse de l’usinage du futur : une machine qui ajuste seule son process en fonction des informations captées en temps réel. Codéveloppée par le Cetim et par la société stéphanoise PCI (Loire), l’électrobroche e-Spindle, dont le rôle est d’imprimer le mouvement de rotation nécessaire à l’usinage, "est capable de réagir en temps réel en fonction des process", explique Ugo Masciantonio, spécialiste de l’usinage au Cetim. C’est-à-dire de transmettre des données collectées par différents capteurs surveillant le processus de coupe pour ajuster son action et optimiser le résultat, par exemple pour le rodage d’une pièce cylindrique.
Cette broche est une étape vers des machines adaptant leur pilotage seules. Une étape seulement. Car les barrières à lever sont encore nombreuses. La première concerne la collecte des données. Dans l’environnement hostile de l’usinage, baigné de copeaux métalliques et de fluides gras, il n’est pas simple d’établir des mesures exactes et de recueillir des données de qualité. La chaleur et les vibrations engendrées par les frictions entre l’outil et le métal compliquent aussi l’évaluation de la déformation d’une pièce pendant l’usinage. La seconde difficulté à surmonter est la mise en place de la rétroactivité, complexe en raison de la vitesse d’exécution du procédé. "En combinant des mouvements d’axes et de rotation, l’usinage enlève de la matière de manière très rapide, rappelle Ugo Masciantonio. Cela génère un volume énorme de données, qui limite le traitement en temps réel." D’où un certain pragmatisme. "L’objectif ne doit pas être de faire du big data en soi, expose l’ingénieur des Arts et Métiers Rémi Porcheray. Aujourd’hui, une machine d’usinage peut mesurer plein de choses, mais la question est de savoir pourquoi."
Une réponse à la pénurie de main-d’œuvre
Pour autant, l’usinage du futur n’est pas une chimère et nombreuses sont les solutions d’aide numérique déjà disponibles. Notamment pour le contrôle des pièces en cours de production et l’ajustement automatique de la machine lorsqu’elle se dérègle, afin d’augmenter le taux de pièces conformes dans une série. À l’image de la solution Usitronic, développée par le Cetim, qui permet de piloter l’usinage en le couplant à des mesures 3D afin de corriger automatiquement la pièce en production et d’en soigner les finitions. Sur le salon, la start-up Ellistat a présenté une application d’intelligence artificielle plug and play qui calcule le réglage des outils en fonction des mesures prises sur les pièces.
De telles solutions permettent de réduire les taux de rebut et, en automatisant en partie la mesure et le réglage des machines, de répondre à la pénurie de régleurs que déplore le secteur. Sans toutefois supprimer l’humain : après les désillusions causées par les promesses du tout-automatique et face aux limites de la technique, l’heure est à la confiance envers les opérateurs. Ellistat affirme vouloir "accompagner le régleur" et veut s’engager dans "une évolution progressive vers l’automatisation". Même tonalité du côté de Bucci Industries France, dont l’embarreur intelligent détecte la rectitude des barres et les vibrations anormales… tout en laissant à l’opérateur la prise de décisions.
À moyen terme, les données de l’usinage devraient aussi permettre d’allonger la durée de vie des machines et de garantir aux donneurs d’ordres des process de fabrication suivis. Avec l’idée, à terme, d’intégrer l’usinage 4.0 dans l’usine du futur, elle aussi pilotée par les données. Il faudra alors prendre en compte l’économie de l’usinage dans un pays caractérisé par un parc de machines-outils ancien : dix-sept ans en moyenne, contre huit en Allemagne ! "En tant que sous-traitant de rang 2, nous n’avons pas beaucoup de visibilité à long terme, ce qui rend difficile un engagement financier de l’entreprise", abonde Christophe Pezet, le président de la PME familiale Pierre Pezet (65 salariés), à Sallanches (Haute-Savoie), qui produit des pièces pour l’aéronautique. Un dernier obstacle, et non des moindres, sur la route de l’usine du futur.
Lent tournant vers le propre
À l’image du mouvement qui touche l’ensemble de l’industrie, l’usinage se préoccupe de ses conséquences sur l’environnement. Un travail d’optimisation est mené sur tous les aspects du processus, tant pour répondre aux réglementations environnementales que pour diminuer les coûts de production. État des lieux.
Copeaux "Nous réutilisons depuis longtemps nos copeaux pour les valoriser", signale Christophe Pezet, qui dirige la PME d’usinage de précision Pierre Pezet, à Sallanches (Haute-Savoie). Mais derrière la diminution des masses utilisées et le recyclage des copeaux métalliques, les défis perdurent. "Plus il y a d’huile dans une opération d’usinage, moins les copeaux sont valorisés facilement", explique Miguel-Angel Cruz Garcia, le responsable du programme usinage propre au Cetim. La solution ? Diminuer les huiles, voire s’en passer totalement. Certains imaginent même de sortir de l’usinage au profit de la fabrication additive.
Liquides de coupe Pour la plupart nocifs, ces liquides gras sont souvent nécessaires pour limiter la friction, refroidir la zone de coupe et faire durer les machines. Face à eux, l’usinage à sec se cantonne aux métaux les plus mous, souvent aidé par la présence de plomb, qui joue le rôle de lubrifiant dans les alliages, mais qui doit lui aussi disparaître. Pour les métaux durs, les travaux s’orientent vers la mise au point de liquides moins nocifs, à base végétale, par exemple, et vers la diminution de la consommation, en se focalisant sur la zone de coupe et sur la microlubrification. Certains se tournent même vers l’usinage cryogénique, au-dessous de - 150 °C, pour éliminer tout fluide de coupe. Mais la mise en place est complexe et, dans certains cas, l’utilisation de CO2 en phase supercritique peut faire bondir le bilan carbone de cette technologie de rupture.
Consommation énergétique Le programme Green High Speed Machining, porté par le Cetim et par le fabricant de machines-outils PCI, vise à réduire la consommation d’énergie des machines en travaillant sur les processus de coupe. Mais le sujet n’est pas une priorité. "Leur faible consommation n’est pas un argument suffisant pour changer de machines", assume l’usineur Christophe Pezet.
Durabilité Les copeaux abîment les outils. En équipant ses broches avec des accéléromètres, Dassault Aviation a pu optimiser les paramètres de coupe de ses pièces en aluminium pour doubler la durée de vie de ses machines. Une évidence, selon Miguel-Angel Cruz Garcia, qui juge qu’il "n’y a pas de prise de conscience, de la part des industriels, des gains économiques réalisables en utilisant les technologies bénéfiques pour l’environnement". Reste à savoir si ces avantages suffiront à convaincre les réticents.
