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Auteur(s)
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François RONDÉ‐OUSTAU : Ingénieur civil des Mines de Nancy - Docteur-Ingénieur - PSA Peugeot-Citroën, unité de Recherches Matériaux Technologie
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Lire l’articleINTRODUCTION
Parmi tous les procédés de mise en forme des tôles minces (épaisseur inférieure à 3 mm), l’emboutissage est de loin le plus utilisé. C’est un procédé qui permet de réaliser des pièces de surface non développable à partir de tôles minces. Il trouve son application dans bon nombre de secteurs d’activité tels que le mobilier métallique, l’électroménager, l’emballage métallique (ferblanterie) et surtout la carrosserie des véhicules automobiles qui représente environ 300 pièces embouties pour une masse totale d’acier mis en œuvre de 500 kg environ. C’est à cette dernière application que nous nous intéresserons plus particulièrement. Compte tenu des chutes inhérentes au procédé, la carrosserie automobile représente à travers le monde environ 20 millions de tonnes d’acier par an, soit près de 20 % de la production mondiale de tôles minces d’acier extra‐doux. Particulièrement développé sur les aciers, ce procédé est aussi applicable avec plus ou moins de facilité à d’autres matériaux, en particulier l’aluminium.
Pour une approche plus facile de cet article, le lecteur devra se reporter aux articles voisins de cette rubrique :
L’auteur remercie vivement ses collègues Bruno CHAMONT et François MAIRE, de la Direction des Méthodes PSA, pour les conseils avisés et les suggestions amicales qu’ils ont bien voulu lui apporter lors de la rédaction de cet article.
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Perspectives d’avenir
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6. CAO et simulation numérique
6.1 Intérêt des approches numériques
La conception et la mise au point d’une pièce emboutie et de l’outillage d’emboutissage correspondant représentent un travail très important d’épure et de définition géométrique pour la réalisation duquel l’assistance de logiciels de dessin est particulièrement bien adaptée. Les opérations de balancement d’outil, de recherche de contre-dépouilles et de construction de surface du serre‐flan s’en trouvent ainsi facilitées et les temps de conception correspondants fortement réduits.
En complément de la DAO (Dessin Assisté par Ordinateur), la simulation numérique de l’emboutissage présente de multiples intérêts :
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en remplaçant des expérimentations physiques par des essais numériques, elle est utilisable très en amont dans le processus de conception et peut ainsi aider à effectuer les choix de géométrie de pièce les mieux adaptés à la mise en forme par emboutissage, induisant de ce fait des gains de délai de mise au point et des économies d’outillages d’essai ;
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en permettant, de par sa versatilité, de comparer différentes configurations et donc d’optimiser la solution, elle conduit à une meilleure stabilité de la production, à des économies de matière (mise au mille), à une meilleure tenue des outils et à un accroissement de la qualité des pièces ;
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en décrivant l’évolution tout au long du process de phénomènes inobservables pratiquement, elle permet de prévoir les défauts et surtout de comprendre leurs mécanismes de formation, suggérant ainsi des solutions pour leur prévention ;
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en fournissant une évaluation des efforts de formage, contraintes, pressions et températures locales, elle peut être un auxiliaire précieux pour la conception des outils et le choix des machines (dimensionnement, choix des traitements thermiques ou de surface) ;
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de par les résultats quantitatifs qu’elle fournit, elle permet d’évaluer le poids de chaque paramètre et donc de renseigner sur le ou les paramètres à modifier en priorité pour un meilleur compromis coût/résultat ;
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en estimant les caractéristiques de type contraintes résiduelles, épaisseurs résiduelles, elle peut en outre servir à l’optimisation de la définition de la pièce...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RAULT (D.) - Description de l’emboutissage et problèmes posés. - Chap. XVIII, Mise en Forme des Métaux et Alliages (1976), Éd. CNRS (École d’été de Villars‐sur-Ollon) (1975).
-
(2) - RONDÉ‐OUSTAU (F.) - Le plissement en emboutissage : approche phénoménologique et expérimentale. - 5e partie, Chap. 1, Physique et Mécanique de la Mise en Forme des Métaux (1990), Presses du CNRS (École d’été d’Oléron) (1987).
-
(3) - MAEDER (G.), JAMEUX (J.P.), EL MOUATASSIM (M.) - L’emboutissage, les attentes des constructeurs, modélisation. - 2e Symposium Automobile de Paris, (doc. Sollac) 27-28 juin 1991.
-
(4) - PEARCE (R.) - Sheet metal forming. - Éd. Adam Hilger (New York) (1991).
-
(5) - SANZ (G.) - Gagner du temps sur le temps. Enjeux de la recherche/développement pour la production sidérurgique et la mise en œuvre de l’acier. - 1er Symposium Automobile de Paris, (doc. Sollac) 27-28 juin 1990.
-
...
ABICHOU (H.) - Simulation de l’emboutissage à froid par une méthode asymptotique numérique. - Thèse de doctorat Sciences et Techniques, Metz (2001).
DE MAGALHAES CORRELA (J.P.) - Modélisation et étude numérique du plissement des tôles dans les processus d’emboutissage profond. - Thèse de doctorat Sciences de l’Ingénieur. Option mécanique des matériaux, Metz (2001).
PESSANHA MOREIRA (L.) - Étude numérique de l’influence du modèle de plasticité sur le comportement des tôles lors de l’emboutissage. - Thèse de doctorat Sciences de l’Ingénieur. Option mécanique des matériaux, Metz (2002).
GATI (W.) - Approche pseudo inverse pour simulations rapides du procédé d’emboutissage et de retour élastique des pièces en tôle minces. - Thèse de doctorat Calcul et optimisation des structures mécaniques, Compiègne (2000).
HAUT DE PAGE
Syndicat National du Découpage et de l’Emboutissage SNDE.
Centre Technique des Industries Mécaniques CETIM http://www.cetim.fr.
HAUT DE PAGE3 Logiciels et leurs distributeurs
(liste non exhaustive)
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