Connues depuis la préhistoire (âge de la pierre polie), les propriétés abrasives de certains minéraux ont été cantonnées depuis l’antiquité jusqu’à la deuxième moitié du XIX e siècle dans les travaux d’aiguisage et de polissage (des armes, des outils, du marbre, des pierres précieuses). Les meules en grès des rémouleurs et les plateaux à polir des lapidaires sont une survivance de cette époque. Ce n’est que vers 1850 qu’apparaîtront les premières meules réalisées à partir d’abrasifs naturels : quartz, émeri, agglomérés par de la gomme laque, de la magnésie ou du caoutchouc ; il fallut encore un quart de siècle pour que naisse la fabrication industrielle de meules à agglomérant céramique et un autre quart de siècle pour que soient produits en quantité notable les deux abrasifs artificiels encore le plus utilisés de nos jours : l’ oxyde d’aluminium et le carbure de silicium . C’est l’avènement de ces abrasifs fabriqués (improprement qualifiés parfois d’artificiels par opposition à naturels) qui a permis, depuis le début du XX e siècle, la réalisation de pièces mécaniques devant présenter à la fois des tolérances géométriques serrées et des états de surface poussés. Enfin, étape récente des plus importantes dans l’évolution des abrasifs, la mise au point vers les années 60 de la fabrication industrielle de deux superabrasifs, le diamant et le nitrure de bore cubique , a permis l’usinage dans des conditions économiques et avec une très grande précision de pièces dans des matériaux de dureté très élevée : céramiques, carbures métalliques, superalliages, alumine frittée, aciers surcarburés, etc., et entraîné ainsi un grand développement de leur utilisation.
L’usinage par extrusion de pâte abrasive (en anglais : Abrasive Flow Machining, ou AFM) est utilisé pour finir les surfaces et arêtes en extrudant une pâte abrasive visqueuse à travers une pièce ou autour d’une pièce. L’abrasion a lieu uniquement dans les zones de restriction de l’écoulement ; les autres zones ne sont pas affectées. L’usinage par extrusion de pâte abrasive permet de façonner simultanément plusieurs cavités sur une même pièce ainsi que de traiter plusieurs dizaines de pièces dans un seul montage. L’outillage peut être conçu pour que son changement soit réalisé en quelques minutes pour des applications de production. L’extrusion de pâte abrasive est utilisée pour ébavurer et polir des surfaces ou rayonner (arrondir) des arêtes. Une grande variété de résultats peut être obtenue par des changements des paramètres du procédé. Ce procédé embrasse un grand nombre d’applications, depuis les composants critiques de l’aérospatial et du médical jusqu’aux pièces en grande série : il peut tenir des cadences de production atteignant des centaines, voire des milliers, de pièces à l’heure.
Basées sur l'utilisation de grains d'abrasifs libres ou liés entre eux (meules) ou à un support (bandes, papier…), les opérations d'usinage par abrasion (abrasive machining) sont extrêmement variées : elles vont des opérations d'écriquage à la meule des brames ou blooms d'acier élaborés par coulée continue à la réalisation par polissage des circuits micro-électroniques ou des pièces d'optique de haute résolution, en passant par la fabrication ou la finition par rectification des pièces mécaniques de toutes sortes (outils de mise en forme par déformation plastique des métaux ou par injection des polymères, pièces de roulements, éléments de machines…), le ponçage du bois, le polissage du marbre et du granit… Ainsi, certains auteurs estiment que le coût des seules opérations de rectification représente 20 à 25 % du coût des opérations d'usinage dans un pays industrialisé. Par ailleurs, le travail par abrasion est la seule possibilité économique pour : usiner les matériaux de très hautes dureté et/ou de haute fragilité : aciers à roulement martensitiques, aciers rapides dans l'état métallurgique d'utilisation, alliages réfractaires, carbures métalliques, verres, céramiques ; réaliser les très faibles rugosités (de l'ordre du nm) indispensables à certaines applications optiques, microélectroniques, micromécaniques… Il faut noter enfin que les interactions entre les grains abrasifs et la pièce usinée sont très proches des interactions entre pièces frottantes qui conduisent à leur usure par abrasion, un des modes d'usure les plus importants des outils de mise en forme (cylindres de laminoir, matrices de forgeage, filières de filage et tréfilage…), des éléments de machines ou des produits manufacturés. Les performances des procédés d'usinage par abrasion ne cessent de s'améliorer du fait des besoins industriels croissants. Toutefois, malgré leur grande importance économique, les procédés d'usinage à l'abrasif restent largement méconnus et leurs aspects scientifiques mal compris et mystérieux. Cet article, consacré aux aspects mécaniques de l'abrasion, a pour objectif de commencer un bilan des connaissances scientifiques sur ce type d'usinage ; le lecteur pourra également se reporter aux articles spécialisés de la présente rubrique pour une description plus précise des modalités de mise en œuvre des divers procédés. Les méthodes d'étude expérimentale et théorique des phénomènes microscopiques impliqués dans l'abrasion feront l'objet de l'article [BM 7 053] (avril 2009), deuxième partie de ce dossier sur l'usinage par abrasion.
Reformuler une idée initiale en ce qu’on appelle un « besoin idéal » est une étape devant être menée avec le plus grand soin. En effet, son résultat garantit ou non d’avoir ciblé un problème à forte légitimité, qui représente un fort potentiel de création de valeur, condition nécessaire à une innovation radicale. Trois outils vous permettent de réexprimer un besoin idéal :
La reproblématisation est le deuxième livrable de la méthodologie d’innovation radicale tirée par les usages, Radical Innovation Design® (RID), décrite en détail au travers de différentes fiches pratiques. Elle permet, après le lancement du projet d’innovation grâce au « Carnet de bord de l’investigation », de définir le périmètre du territoire à explorer, avant de s’intéresser aux situations d’usages et aux problèmes/douleurs existants.
Méthodes, outils, pilotage et cas d'étude
Votre entreprise utilise la technologie d’assemblage par ultrason (US).
L’une de vos missions est de :
Cette fiche et la fiche Choisir la soudure par ultrason (US) vous permettent de détailler tous les aspects techniques de la soudure des thermoplastiques par ultrason (US).
Vous serez guidé dans votre travail quotidien en production d’articles soudés par ultrason (US) comportant au moins un thermoplastique pour réaliser un assemblage complexe.
Un outil incontournable pour comprendre, agir et choisir- Nouveauté !
L’action toxique locale d’une substance chimique peut se traduire par une action néfaste localisée à l’endroit de contact avec l’organisme (voies respiratoires, peau, œil).
Elle est le résultat de contacts accidentels et limités dans le temps à concentrations/doses élevées.
La tolérance locale est un problème d’innocuité à court terme.
Il vous faut comprendre les mécanismes d’irritation et de corrosion respiratoire, cutanée et oculaire afin de savoir choisir les tests qui permettront d’évaluer le danger d’irritation et de corrosion. Vous pourrez ainsi procéder au classement et à l’étiquetage des substances chimiques et mettre en place les moyens de prévention adaptés.
Les fiches pratiques répondent à des besoins opérationnels et accompagnent le professionnel en le guidant étape par étape dans la réalisation d'une action concrète.
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