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MACHCERAM : Un procédé hybride de fabrication de céramiques techniques Fabrication hybride de céramiques techniques

| Auteur: Gilles Bordet

Les céramiques techniques disposent de propriétés de dureté, de légèreté et d’inaltérabilité sont particulièrement recherchées par les horlogers et les joailliers. La haute technicité de ces matériaux les destine principalement à des produits haut de gamme.

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L'usinage par fraisage et au laser des céramiques techniques crues offre des possibilités illimitées en matière de complexité des géométries, de précision et de qualité des états de surface.
L'usinage par fraisage et au laser des céramiques techniques crues offre des possibilités illimitées en matière de complexité des géométries, de précision et de qualité des états de surface.
(Source : MSM / Otec SA)

Actuellement, les modèles en céramique sont principalement réalisés grâce à l’injection céramique (CIM), seul procédé autorisant une productivité élevée mais présentant plusieurs limitations en termes de géométries, de rentabilité pour les petites séries, de performances mécaniques des matériaux obtenus, de préséries. Par ailleurs, les performances mécaniques des pièces céramiques injectées sont de l’ordre de 25% inférieures à celles de pièces pressées-usinées.

Parmi les autres procédés de mise en forme, l’utilisation du fraisage (sur pièces préfrittées ou denses) reste très marginale en raison des risques d’endommagement significatifs des pièces. Enfin, les procédés de fabrication additifs ne permettent absolument pas d’atteindre les performances matériaux requises et ne sont pas non plus satisfaisants en terme de productivité. Compte tenu des choix technologiques limités, les géométries de pièces envisageables sont assez simples et certains designs restent actuellement hors d’atteinte.

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Pour résoudre ces limitations Optec S.A a présenté lors du salon EPHJ-EPMT-SMT le procédé MACHCERAM™, fruit d’une collaboration intensive avec le CRIBC (Centre de Recherche de l’Industrie Belge de la Céramique). Ce procédé combine le micro-fraisage des céramiques (ébauche des pièces) et un usinage laser (finition des pièces) à l’état cru. L’hybridation de techniques de mise en forme distinctes vise à profiter des avantages offerts par chacune d’entre elles. Lorsque la combinaison est pertinente, il devient possible de dépasser les limitations de chaque technique.

A l’instar du tournage, le fraisage des céramiques à l’état cru est utilisé depuis de nombreuses années à l’échelle industrielle. Les taux d’enlèvement de matière sont généralement élevés et l’usure d’outils reste négligeable. Toutefois, la matière crue est très sensible aux chocs et aux efforts, ce qui limite les possibilités de réalisation (parois fines).

A contrario, le laser est un outil parfaitement adapté à l’usinage de détails fins. En outre, les équipements de gravure laser utilisent des têtes galvanométriques qui présentent des cinématiques jusqu’à 100 fois plus rapides que les meilleures machines de fraisage.

Pour la réalisation de motifs complexes et répétitifs, le laser s’avère par conséquent incomparablement supérieur à l’usinage mécanique. Enfin, s’agissant d’un usinage sans contact, le niveau de contraintes généré sur la matière à usiner est très limité (voire inexistant) ce qui autorise la fabrication de motifs ou parois fines inaccessibles au fraisage mécanique. MSM

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