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Un large choix et beaucoup de savoir-faire Spécialiste en outils très performants de petite taille

| Auteur / Rédacteur: Source : Klaus Vollrath, rédacteur indépendant / Jérémy Gonthier

Les outils de petites dimensions destinés à des opérations délicates constituent un marché de niche. Il importe davantage ici de mettre en œuvre des compétences pointues ainsi que d’étudier en détail les exigences particulières d’un procédé de fabrication.

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Fraise très effilée pour le fraisage ultraprécis de l’empreinte « Torx » de vis pour os en titane ou en alliage inox.
Fraise très effilée pour le fraisage ultraprécis de l’empreinte « Torx » de vis pour os en titane ou en alliage inox.
(Source : Klaus Vollrath)

Arnaud Maître, qui dirige la société Louis Bélet S.A basée à Vendlincourt (Suisse) explique : « Nous nous trouvons ici au cœur du pôle suisse de fabrication de machines de précision et de pièces horlogères et développons depuis 1948 des outils destinés à cette clientèle particulièrement exigeante ». Pour répondre aux besoins de ces utilisateurs, l’entreprise doit souvent recourir à des opérations inhabituelles qui relèvent du casse-tête et lui demandent beaucoup d’investissement, rendant ce marché peu intéressant pour les fabricants de pièces de série qui privilégient les gros volumes requis par les industries classiques. Louis Bélet S.A. s’est forgée une solide réputation dans ce domaine spécifique et est devenue le partenaire de nombreuses entreprises renommées pour lesquelles la société travaille en co-développement, aussi bien dans le secteur de la mécatronique, de l’horlogerie, de la construction mécanique que des technologies médicales ou de l’automobile. Parmi les produits les plus innovants qu’elle réalise, figurent par exemple des outils de filetage intérieur d’implants maxillo-faciaux ou des micro-fraises en céramique qui ont une durée de vie 30 fois plus longue que les modèles conventionnels en métal dur monobloc. L’entreprise est devenue aujourd’hui l’interlocuteur privilégié de nombreux utilisateurs de ces outils spéciaux répartis dans toute l’Europe, et livre ses outils jusqu’en Chine.

Outils de tourbillonnage pour machines 3 axes

« Le tourbillonnage de filetages intérieurs est une technique employée pour réaliser des filets de forme complexe, des mini-filets ou pour travailler des matériaux difficiles » précise Pierre Falbriard, responsable recherche et développement chez Louis Bélet. Les principaux domaines d’application sont l’automobile et la fabrication de douilles filetées implantables pour le secteur médical. Contrairement au filetage classique effectué à l’aide de tarauds, on utilise ici un outil similaire à une fraise pour rainures en T. Son diamètre est inférieur au diamètre de perçage à réaliser pour permettre à l’outil de descendre au fond du filet. Cela permet de fileter des géométries très complexes voire d’obtenir des filetages coniques. Jusqu’à présent, ce procédé présentait un inconvénient : il exigeait un réglage de l’angle d’inclinaison de l’outil, égal à l’angle d’hélice du filet. Cela limitait la profondeur du filetage et nécessitait parfois l’utilisation d’une machine-outil CN travaillant au minimum en 5 axes. Au terme de recherches intensives pour améliorer le procédé, l’entreprise est parvenue à développer une géométrie « compensée » du tourbillonneur qui ne nécessite plus de réglage d’angle. Cela apporte deux avantages immédiats : une liberté accrue dans la réalisation de filetages complexes et la possibilité de se limiter à une machine-outil 3 axes, ce qui réduit les frais d’investissement et d’exploitation. Cette solution développée pour les fabricants automobiles a trouvé des débouchés dans le secteur des technologies médicales.

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Outils pour filetages spéciaux

« Dans certains domaines d’application, on n’a pas recours prioritairement aux filetages ISO. Il existe bien d’autres normes, ainsi que des filetages coniques et à multiples entrées », ajoute A. Maître. Cela ne concerne pas uniquement les technologies médicales mais aussi l’horlogerie et certains secteurs de l’industrie automobile. Dans la fabrication d’outils spéciaux, cela se traduit par la nécessité de mettre au point des formes d’outils, des stratégies d’usinage et des paramètres de réglage adaptés. A titre d’exemple, on peut citer ici les douilles filetées à pas multiple inclinées et à embout conique pour implants osseux, qui permettent au chirurgien un positionnement centré lors de la pose de la vis. Pour de telles applications, il faut développer en parallèle, dans le cadre d’un projet global, l’outil, la stratégie d’usinage et les paramètres d’utilisation recommandés. Dans ce type de projets, le client est accompagné par des spécialistes de l’entreprise qui peuvent même intervenir sur site si nécessaire. Des essais sont conduits à Vendlincourt sur des installations de tests propres à Louis Belet. Cela lui permet de fournir au client un outil déjà testé, qui peut donc servir immédiatement. De plus, l’entreprise peut assister le client sur place s’il rencontre un quelconque problème.

De nombreux matériaux, revêtements et variantes de géométries

« Etant donné que nos clients emploient souvent des matériaux difficiles à usiner comme l’inox, le titane ou le laiton sans plomb, nous disposons également d’un savoir-faire étendu dans le domaine des matériaux de fabrication de nos fraises », confie P. Falbriard. « L’optimisation pour une application donnée commence dès la sélection du type de métal dur le mieux adapté et du revêtement correspondant ; nous pouvons fabriquer des outils en diamant PCD, en nitrure de bore ou en divers types de céramique ». Les outils de forme et forets étagés sont une spécialité de Louis Bélet SA avec des machines dédiées. A cela s’ajoutent les géométries de coupe spécialement adaptées par exemple pour empêcher la formation de copeaux longs ainsi que les goujures à pas progressif pour l’évacuation optimale des copeaux. Il en résulte souvent des durées de vie nettement supérieures à celles que permettent d’atteindre les outils conventionnels. Les résultats sont particulièrement remarquables pour les outils en céramique dont la durée de vie est jusqu’à 30 fois plus élevée dans les matières non ferreuses. L’avantage des outils en céramique, est que la qualité d’usinage est identique de la première à la dernière pièce.

Des géométries de fraises optimisées pour une application donnée

« Notre capacité d’innovation s’illustre au travers d’un autre exemple : les micro-fraises dégagées pour l’empreinte Torx de vis à os. Nous avons optimisé la géométrie de ces fraises pour qu’elles soient mieux adaptées aux contraintes subies » explique A. Maître. Le profil torx de la tête doit être usiné de manière très précise et à une grande profondeur. On a besoin pour cela, du fait des spécifications géométriques liées au profil torx, de fraises de très petit diamètre tout en disposant d’une longueur de coupe importante pour pénétrer le plus profondément possible dans le matériau. De plus, les vis à os sont constituées de matériaux difficiles à usiner comme le titane, l’inox ou le chrome-cobalt, ce qui oblige à développer des géométries de coupe adaptées à ces différents matériaux. En outre, les fraises doivent résister à des efforts élevés pour minimiser les écarts de géométrie dus à la déflection latérale. La partie dégagée de la fraise doit donc être conçue avec une rigidité maximale, ce qui permet dans le même temps d’éviter les vibrations. Une géométrie de tige spéciale a donc été développée pour cette catégorie de fraises. Elle garantit une rigidité maximale, même en cas d’enfonçage important dans la pièce. Pour les longueurs utiles, il est possible d’aller jusqu’à 5 x le diamètre. Pour une fraise de 0,2 mm de diamètre, il est possible d’usiner donc sur 1 mm de profondeur. En utilisant ces fraises, il n’est plus nécessaire de recourir à un poinçon de forme lors de la finition de l’empreinte des vis.

Outils standard pour matériaux difficiles

« Pour les applications standard sur des matériaux difficiles à usiner, nous avons développé des lignes d’outils optimisées en fonction du matériau pour lequel elles sont utilisées », dévoile P. Falbriard. Ces outils Expert sont disponibles dans des gammes de dimensions standard et dans des modèles très divers, qu’il s’agisse de forets, de fraises, de scies ou de burins. Suivant le type d’outil et l’application, des variantes sont possibles au niveau des matériaux (métal dur, PCD, céramique et d’autres) ou du revêtement ; de même, des fraises de forme peuvent également être livrées sur demande. Les « outils Expert » sont disponibles pour l’inox, le laiton, le titane, l’aluminium ainsi que les matériaux composites. Les différents matériaux sont en outre différenciés en sous-catégories auxquels sont attribués des modèles d’outils spécifiques. Ainsi, l’entreprise fait par exemple une distinction pour les composites à fibres entre les fibres de carbone et les fibres de verre, les matrices en thermoplastique ou en thermodurcissable ou les structures alvéolaires. Il s’agit généralement de produits catalogue d’une grande disponibilité, ce qui est un avantage important pour le client. Pour garantir une capacité de livraison élevée, Vendlincourt gère un stock d’environ 650'000 outils qui représentent plus de 7'000 modèles différents. MSM

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