Utilisation de CES Edupack Cambridge Engineering Selector 4
Utilisation de CES Edupack (Cambridge Engineering Selector) 4 Sélection d’un procédé © MFA and DC 2008
Sommaire • Procédés et leurs attributs • La stratégie de la sélection • Sélection grâce aux attributs • Sélection d’un procédé de mise en forme • Sélection d’un procédé d’assemblage • Sélection d’un procédé de traitement de surface © MFA and DC 2008
Procédés de fabrication Mise en Forme Ébauche Mise en Forme Finition Fonderie Moulage Prototypage Moulage par injection Usinage Forage Découpe Usinage Traitement de surface Assemblage Soudage Adhésif Fixation Peinture Polissage Traitement Th. Soudage Peinture © MFA and DC 2008
Organisation des données : l’arbre des procédés Difficile ! Attributs Univers Famille Assemblage Procédés Mise en forme Trait. surface Classe Membre Coulée Compression Déformation Rotation Moulage Injection Composite Injection sous vide (RTM) Poudre Prototypage Chaque famille a des attributs différents. soufflage RTM Soufflage Matériau Moulage/injection Matériau Forme Gamme de taille Forme Gammemini de taille Épaisseur Tolérance Épaisseur mini Tolérance Rugosité Taille de la série Documentation -- spécifique -- général Fiche procédé © MFA and DC 2008
Classification des formes Certains procédés peuvent convenir pour des géométries simples, d’autres pour des géométries complexes. Tréfilage, extrusion, laminage de profilés: Géométries prismatiques l Estampage, pliage, repoussage, emboutissage profond: Géométrie planes l Coulée, moulage, méthodes poudres: Géométries 3 -D l © MFA and DC 2008
Données structurées du moulage par injection Moulage par injection (thermoplastiques) • Le moulage par injection des thermoplastiques est l’équivalent du moulage sous pression des métaux. Le polymère fondu est injecté sous haute pression dans un moule froid. Le polymère se solidifie sous pression et la pièce moulée est éjectée. Forme Attributs économiques Tore à section prism. Oui Taille de la série (unités) 1 e+004 - 1 e+006 Prism. non circulaire Oui Coût relatif de l’outillage élevé Solide 3 -D Oui Attributs physiques Coût relatif de Modélisation du coût élevé Creuse 3 -D Gamme de poids 0. 01 -25 l’équipement Indice de coût (par unité) kg Oui Rugosité 0. 2 - 1. 6 µm Gamme d’épaisseur 0. 4 - 6. 3 mm Caractéristiques du procédé + liens vers les matériaux Tolérance 0. 1 - 1 mm Discontinu Oui Proc. mise en forme Facteurs clés pour la sélection Utilisations typiques primaire Non Le moulage par injection est utilisé …. . d’un procédé de mise en forme (le facteur économique est toujours important) © MFA and DC 2008
Données non structurées sur le moulage/injection Le procédé. La plupart des pièces petites et complexes des jouets d’enfant, boites de CD, téléphones etc, sont moulées par injection. Le moulage par injection des thermoplastiques est l’équivalent du moulage sous pression des métaux. Le polymère fondu est injecté dans un moule en acier froid. Le polymère se solidifie sous pression puis la pièce est éjectée. Il existe différents types de machines de moulage par injection, mais celle actuellement la plus utilisée est la machine à vis réciproque, dessinée schématiquement ci-contre. Les granules de polymère alimentent une presse à spirale (vis sans fin) chauffée similaire à un hachoir à viande, ils sont mélangés et ramollis comme du mastic, puis injectés sous pression dans le moule à travers des canaux d’alimentation ( « grappe » ou « carotte » ). • Guides de conception. Le moulage par injection est la meilleure manière de produire en grande quantité des pièces en plastiques, petites, précises avec des géométries complexes. Le fini de surface est bon ; la texture et la forme peuvent être moulées ainsi que les détails fins. La seule opération de finition est l’enlèvement des carottes d’injection. • Aspects économiques. Le capital investi varie de moyen à élevé ; le coût de l’outillage est élevé, ce qui rend l’opération de moulage rentable économiquement seulement pour un grand nombre de pièces (typiquement 5000 à 1 million). La vitesse de production peut être particulièrement élevée pour de petits moulages. Des moules avec des empreintes multiples sont souvent utilisés. Le procédé est presque exclusivement utilisé pour une production de masse. Des prototypes de moulage peuvent être fabriqués en utilisant des moules à empreinte unique, fabriqués à partir de matériaux peu coûteux, ou en prototypage rapide. La qualité peut être élevée, mais au détriment de la vitesse de production. Ce procédé peut être utilisé pour fabriquer des pièces en matériaux thermodurcissables ou en élastomères. • Utilisation typique. L’utilisation est extrêmement variée par exemple : usage domestique, manches à outils, plomberie, etc. • Considérations environnementales. Les carottes de thermoplastiques peuvent être recyclées. Des hottes d’extraction sont parfois nécessaires pour les fumées volatiles. L’exposition à la poussière doit être considérée lorsque l’on développe de nouvelles résines. Un fonctionnement défectueux des contrôleurs de température peut être très dangereux. © MFA and DC 2008
Trouver l’information avec CES File Barre d’outils Edit Browse View Select Table: Univers Procédés Subset: Edu Niveau 1 Tools Search Print Search web Trouver quoi? SLS Quelle table? Procédés Univers des procédés + Assemblage + Mise en Forme + Traitement de Surface © MFA and DC 2008
Sélection de procédés l La sélection d’un procédé comporte les 4 mêmes étapes de base Étape 1 Traduction: exprimer les exigences de conception en termes de contraintes et d’objectifs Étape 2 Sélection: éliminer les procédés qui ne conviennent pas Étape 3 Classification: trouver le procédé qui répond le mieux aux exigences pour le prix le plus faible Étape 4 Documentation: explorer les nuances des meilleurs candidats © MFA and DC 2008
Sélection utilisant plusieurs limitations Browse Select Céram. Search Material 1. Selection data Polym. Métau. Hybrid. Edu NIveau 2: Procédés- Mise en forme Ferreux Non-ferreux Forme 2. Selection Stages Graph Limit Tore à sect. prismatique Prismatique non circulaire Feuille plane etc Tree Attributs physiques Gamme poids 0. 2 Tolérance Rugosité Résultats Procédé 1 Procédé 2 Procédé 3 Procédé 4 Procédé 5 ………. . Taille de la série B X sur 60 0. 3 kg 0. 5 mm 100 m B 1 > B 2 © MFA and DC 2008
Procédé pour un isolant de bougie Isolant Traduction du cahier des charges Fonction Isolant Corps Contraintes Électrode centrale § § § Les dimensions § La tolérance sur les dim. § La précision désirée Classe de matériau Alumine Classe de forme 3 -D, creuse Masse 0. 05 kg Section 3 - 5 mm Tolérance < 0. 5 mm Rugosité < 100 m § Taille de la série >2, 000 § Faire 2, 000 isolants en alumine connaissant La forme § § Cahier des charges § § Objectif Variable libre Le plus économique pour la taille de série voulue Choix du procédé © MFA and DC 2008
Isolant de bougie : Sélection Isolant 1 Choisir niveau 2: Mise en forme Tree stage pour le matériau Céramics Corps 2 Matériau Électrode centrale Traduction Hybrides B-carbide Métaux Silicone Polymères W-carbide Attributs physiques Contraintes § Matériau : § Forme § Masse § Section § Tolérance § Rugosité Alumine 3 -D, creuse 0. 05 kg 3 – 5 mm < 0. 5 mm < 100 m Taille série >2, 000 § Alumine Gamme de poids Gamme d’épaisseur 0. 04 3 Tolérance 3 Rugosité - 0. 06 kg 5 mm 0. 5 mm 100 m Attributs économiques Taille de la série 2 e 6 - Forme Creuse, 3 D © MFA and DC 2008
La sélection: 2 procédés de mise en forme Mise en oeuvre des poudres Moulage par injection de poudre © MFA and DC 2008
Organisation des données : assemblage Univers Classe Famille Membre Brasage Adhésifs Assemblage Procédés Brasure Soudage Gaz Fixations Arc Mise en forme Faisceau d’e-. . . Traitement de surface Attributs Gas welding Soudure gaz Material Matériaux Joint geometry de Size. Géométrie Range l’assemblage Size Range Section thickness Gamme de taille Section thickness Relative cost. . . Épaisseur Relative cost. . . Documentation Coût relatif. . . Documentation § Recouvrement Géométrie d’assemblage § Bout à bout § Emmanchement § En écharpe § En T © MFA and DC 2008
Fiche sur un procédé d’assemblage Soudage à l’arc, électrode de tungstène (TIG) Le soudage à l’arc avec une électrode de tungstène (TIG= Tungsten Inert-Gas) est le 3ème des trois grands procédés de soudage à l’arc (les deux autres étant le MMA : « Manual Metal Arc » ou soudage à l’arc avec électrode consommable et MIG : « Metal Inert Gas » ou soudage à l’arc sous atmosphère inerte). C’est le plus propre et aussi le plus précis des procédés mais le plus coûteux. D’un certain point de vue, il est très similaire au soudage Géométrie de l'assemblageest créé entre MIG : un arc électrique une électrode tungstène non Recouvrementde True consommable et. True la pièce, entourée par Bout à bout un gaz inerte (argon, Emmanchement True hélium, dioxyde. Matériaux deécharpe carbone) pour protéger le métal En True Métaux fondu de la contamination. Jonction en T True Attributs physiques True Attributs économiques Épaisseur de la section 0. 7 -8 mm Épaisseurs inégales True Taille de la pièce Utilisation. Non-limité typique Le soudage à l’arc estsurface utilisé………. Préparer la True Facteurs Documentation à assembler Coût relatif de l'outillage Faible Coût relatif de l'équipement Moyen + liens vers matériaux Importance de la main d'oeuvre Faible clés pour la sélection d’un procédé d’assemblage © MFA and DC 2008
La sélection: 3 procédés de traitement de surface Monde Famille Assemblage Procédés Mise en forme Traitement de surface But du Traitement Classe Membre Attributs Anodize Material Anodisation Trait. Therm. Peinture/impress Electro-placage Revêtement Anodisation Polissage Par poudre Texture. . . Métallisation. . . § Augmenter la dureté § Isolation thermique § Résistance à l’usure § Isolation électrique § Résistance à la fatigue § Couleur § Résistance à corrosion § Texture § Résistance à oxydation § Décoration …. Material Why. Matériau treatment? Why treatment? Coating thickness Fonction Coating thickness Épaisseur du Surface hardness revêtement Surface hardness Relative costrevêtement. . . Dureté du Relative cost. . . Documentation Coût relatif Documentation Fiche procédé © MFA and DC 2008
Fiche sur un traitement de surface Durcissement par induction et à la flamme L'idée ici est la suivante : prenez un acier à moyen ou à haut taux de carbone – bon marché, facilement mis en forme et usiné — et faites monter très rapidement sa température de surface dans la zone de la phase austénitique à partir de laquelle il est rapidement refroidi par une jet de gaz ou de liquide, ce qui donne une couche de surface martensitique. Le résultat est un corps robuste avec une couche de surface dure et résistante à l'abrasion et à la fatigue. Ces deux procédés permettent de durcir la surface d'aciers au carbone avec le minimum de déformations ou d'oxydation. Fonction du traitement Dureté True Résistance à la fatigue True Résistance à l'abrasion True Contrôle de la Attributs physiques friction True État de surface T° de mise en oeuvre °C Recouv. des surfaces courbes Épaisseur de l'enduction µm Utilisation typique Dureté de surface Le durcissement par induction est utilisé …. . Vickers Attributs économiques Coût relatif de l'outillage Coût relatif de l'équipement Moyen Importance de la main d'œuvre Très lisse 453. 9 - 520. 9 Moyen 300 – 3000 Documentation Faible + liens vers matériaux 420 - 720 Facteurs clés pour la sélection d’un traitement de surface © MFA and DC 2008
Les points principaux • Les procédés peuvent être organisés en une arborescence de fiches contenant les données structurées et les informations complémentaires • L’arborescence permet une recherche facile des données liées aux procédés • Sélectionner dans un premier temps à partir des contraintes principales • Mise en forme: matériau, forme et taille de série • Assemblage: matériau(x) et géométrie d’assemblage • Traitement de surface: matériau et fonction du traitement • Ajouter ensuite autant de contraintes secondaires que nécessaire. l Documentation dans CES, et sur http: //matdata. net © MFA and DC 2008
- Slides: 18