Le Laboratoire de génie civil et génie mécanique de Rennes a développé un nouveau dispositif robotisé avec assistance vibratoire permettant de former des pièces en 3D sans moule ou matrice, ni presse. Description.

L’équipe de recherche du Laboratoire de génie civil et génie mécanique (LGCGM), une unité regroupant des enseignants chercheurs de l’Insa de Rennes et de l’université de Rennes 1, a travaillé sur un projet visant à améliorer le procédé de formage incrémental de tôles, en le robotisant, mais surtout en bénéficiant d’une assistance vibratoire. Un brevet a été déposé en juin 2022. Rappelons que ce procédé permet de former des pièces en 3D sans utiliser de moules ou de matrices, ni de presse, ce qui a pour conséquence de réduire les coûts de fabrication des pièces, notamment pour les prototypes ou les petites séries.

Meilleur rapport ressources/temps de production

Ce procédé de déformation locale permet de mettre en forme progressivement une tôle, à l’aide d’un outil à bout hémisphérique. « Ce processus peut être mis en œuvre sur une machine CNC ou un robot », explique Eric Courteille, enseignant-chercheur à l’Institut national des sciences appliquées (Insa). En effet, la robotisation du processus autorise un plus grand volume de travail, mais aussi un meilleur rapport coût des ressources/temps de production, « tout en conservant une qualité suffisante des pièces, avec le potentiel de répondre au besoin de technologies de fabrication flexibles et durables dans la société de demain », ajoute-t-il.

Le procédé de formage incrémental de tôles permet de former des pièces en 3D sans moules
ou matrices, ni l’utilisation d’une presse. (illustration LGCGM)

Afin d’améliorer le formage incrémental, le LGCGM a mis au point une méthodologie de modélisation permettant de développer des modèles de simulation numérique du procédé, qui sont, selon le laboratoire rennais, « suffisamment précis pour estimer les forces de formage et la géométrie finale ». A cela s’ajoute une « stratégie de contrôle des manipulateurs industriels basée sur un modèle élastogéométrique utilisant le retour d’effort pour corriger les déformations élastiques du robot et augmenter ainsi la précision géométrique ».

Retour élastique

Enfin, l’équipe de recherche a élaboré un nouvel outil de formage par vibration ultrasonique, afin de réduire certaines contraintes survenant au cours de la fabrication, comme les forces de formage élevées, la qualité de rugosité, souvent médiocre, et le retour élastique.

L’équipe du Laboratoire de génie civil et génie mécanique de Rennes recherche des utilisateurs finaux pour mettre en application son procédé de formage incrémental robotisé avec assistance vibratoire. Les domaines d’applications potentielles étant dans l’aéronautique (profils aérodynamiques), l’automobile (pièces de carrosserie, ailes de voiture) et le médical (plaques de crâne, chevillières, implants de genou…), entre autres. Le projet est soutenu par la SATT Ouest Valorisation, un opérateur de valorisation de la recherche publique pour 28 établissements en Bretagne et Pays de la Loire. Ce dernier est chargé d’accompagner ce projet dans la maturation du dispositif.