1 de précision du prototypage à la grande série Tout ... · Galvanisation électrochimique (Loi Faraday) ... Pas de risque de collision entre les deux unités de robots, ce qui

Tout est dans le détail. Usinage de précision du prototypage à la grande série...1

Tout est dans le détail.

PEMTec SNCEurozone6, rue Jules VerneBP 60147F-57603 ForbachTel. 0033 3 87 13 09 00Fax: 0033 3 87 13 09 98E-mail: [email protected]: www.pemtec.fr

Usinage de précision du prototypage à la grande série...2


• PEMTec – est une entreprise innovante dans la technologie ECM, située à Forbach (Moselle)

• Nous fabriquons des machines d’Usinage Électrochimique de Précision des Métaux (PEM) en série.

• Nous développons, fabriquons et commercialisons les machines PEM ainsi que les périphériques de processus.

• Par ailleurs, nous proposons à notre clientèle, des services de sous-traitance d’usinage PEM-Usinage ainsi que de l’ingénierie de processus spécifique.

Léssentiel:



Un bref historique:

• 1995: Création de la Société PEM Technologiegesellschaft für elektrochemische Bearbeitung gmbH à Dillingen/Saar Allemagne.

• 1998 Rachat de la société par le groupe Wacht

• 2004: Déménagement de Dillingen à Forbach

• 2006: Début des activités de fabrication du centre d’usinage PEM en série.



Galvanisation électrochimique (Loi Faraday)

Le Procédé:

– +

Cu

Cu

Me

Cu

e–

e–

Cu2+

SO4

2–


AnodeCathode

Solution aqueuse de sulfate

6Tout est dans le détail.

Le Procédé:

Usinage de précision du prototypage à la grande série...

Rupture ionique de la matière

Pôle négatif / cathode / électrode

Pôle positif / anode / pièce

Gap / Espace de travail entre l´électrode et la pièce

Flux d´électrolyte dans le Gap


Le Procédé:

•Usinage Électrochimique de Précision (PEM)

Caractéristiques techniques:

•Pièces: Connexion anodique (+)•Électrode: Connexion cathodique (-)•Électrolyte: Solution de nitrate de sodium•Tension: 5 – 20 Volt•Puissance / surface: 50 – 100 Ampères/cm²•Vitesse dávance: 0,1 > 2 mm/min•Précision: ± 5 – 10 µm•Répétabilité: 2 - 5 µm•État de surface: Ra >= 0,03µm (0,00003 mm)



Le Procédé:

Représentation de l’électrode du Gap et de la pièce à usiner.

Vibration de l´électrode

Impulsion de courant

électrode

Flux d´électrolyte

Pièce


Cathode

Anode

ElectrolyteCathode

Cathode

Anode Anode

Electrolyte

+ + +

-

-

-

a b c

Electrolyte

S ,I

t

S(t)I(t)

8


Le procédé: Rupture ionique

Fe Fe

Fe+2

Fe

(OH)

(OH)

Fe(OH)2

O H

O H

OH-

OH-

Anode

Cathode

OH-: ion HydroxydeO: OxygèneH: HydrogèneFe(OH)2: Hydroxyde de fer IIFe: FerFe+2: Fer II

Dissolution ionique de lánode après chaque impulsion électrique



Le procédé:

+

50 Hz

20 ms

2 ms

50 Hz

Reproduction précise 2 - 5 µm

Avance

VibrationGap entre 10 – 400 µm

Flux d´électrolyte ciblé

-



Le procédé:


Course de 190mm

z1

Système de bridage

Pièce / Anode

Système de bridage

Électrode / Cathode

Table de bridage

ÉlectrolyteÉlectrolyte eMe

Gap/ Espace de travail

PEMPatent1

Axe

Z

Osc

illat

eur


Le procédé:


Courbe de rendementEntre le Nitrate de sodium et le Chlorure de sodium

Conductivité

Densité du courant A/mm²


Le procédé:


A B C

Réduction du Gap latérale:

(Détail B) avec un dégagement

(Détail C) avec une isolation

13


Le procédé:


Différentes possibilités de contre-dépouilles

Vos avantages:


• Aucune usure d’électrode!

• Aucune incidence thermique sur la structure métallique!

• Aucun risque de micro- fissure!

• Pas de surface blanche!

• Suppression des prestations et traitements post-usinage!

• Vitesse d’usinage de 0,1 - 2 mm/min indépendamment de la surface à éroder!

• Les qualités de surface de l’électrode sont reproduites à valeur identique.

• Rugosité pouvant atteindre Ra 0,03µm!

• Pas de contrainte mécanique sur la pièce !

• Possibilité d’usiner des pièces de très fine épaisseur!

• Aucune incidence sur les propriétés magnétiques de la pièce!

• Exempt de bavures dúsinage!

• Ébauche, finition, rectification et polissage en une seule opération, avec une électrode!

• Température du processus entre 20 – 50°C!

• Possibilité dúsiner les super alliages!


16

Régénération:

- Micro- filtration

-Réduction des chromates

Contrôle:

-Température

-PH

-Conductivité

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Le procédé:


PEMAqua

PEMMechanic

PEMControl

PEMPower

Un PEMCenter se compose de plusieurs modules fonctionnels:


Pupitre de commande

17


PEMMechanic

PEMControl

PEMPower



Pupitre de commande

18

PEMAqua








Implantation dún PEMCenter: (12,5m²)



Implantation dún PEMCenter: (13m²)



• Structure massive en granit naturel garantissant une grande stabilité et aucune incidence thermique.

• Un vibrateur breveté sans pièce d’usure, sans jeu, sans entretien qui procure précision et fiabilité.

• Moteur séquentiel procurant une grande performance de la vitesse d’avance.

PEMMechanic – l’usinage électrochimique de précision:



PEMControl – le système de commande de la machine :

• Modulable dans sa disposition, technique utilisant CAN-Bus et Profibus

• système de commande de la machine en temps réel/DSP

• logiciel Windows

• écran tactile 17’’

• connectable à tout type de réseau



• source d’électricité pulsée unipolaire

• tension dans l’espace de travail max. 20V

• courant pulsé unipolaire max. 9.600A

• détecteur de court-circuit

• Puissance 60 KW

PEMPower – impulsion électrique modulable:


Surface usinable:

Générateur 50 Ampères/cm² 100 Ampères/cm²

1 1,2KA 24cm² 12cm²

2 2,4KA 48cm² 24cm²

3 3,6KA 72cm² 36cm²

4 4,8KA 96cm² 48cm²

5 6,0KA 120cm² 60cm²

6 7,2KA 144cm² 72cm²

7 8,4KA 168cm² 84cm²

8 9,6KA 192cm² 96cm²


PEMAqua

Le traitement de l’électrolyte est respectueux de l’environnement:

• Nitrate de sodium NaNO3 concentré à 8%

• Microfiltration (1µm-2µm) de l’électrolyte souillée

• Régulation de la Température

• Flux d´électrolyte de 40l/min-80l/min

• Régulation de la teneur en pH

pH haut = acide nitrique HNO3

pH bas = Hydroxyde de sodium NaOH

• Neutralisation du chrome VI par dosage de sulfate de fer heptahydraté FeSO4 7H2O



• Positionnement exacte du bridage de l’électrode et de la pièce à usiner.

• Canalisation du flux de l’électrolyte.

• Conductivité optimale de l’électrolyte.

PEMTool – conception dóutils:

• Option «Twin pulse »

• Option «sans vibration »

• Option «capteur de chrome »

Liste des Options:


Outillage avec plusieurs empreintes à cassette.

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PEM Outillage

Bloc électrode

Cassette porte pièce

Bloc de centrageavec chambrede compression électrolytique

29

Outillage à plusieurs empreintes.

Cylindre de serrage

Bloc électrode

Pige de centrage

Porte pièce

Embase fixe de lóutillage


PEM Outillage

30

Outillage de série avec casette, pige de centrage.


PEM Outillage

31

Outillage de série avec casette, pige de centrage.


PEM Outillage

Outillage à plusieurs empreintes, avec cassette et chambre d´électrolyte à fixation flexible sur le bloc électrode.

32

Porte pièce avec pige de centrage.


PEM Outillage

33

Embase de lóutillage avec canaux dálimentation en électrolyte.


PEM Outillage

34Tout est dans le détail. Production de précision du prototypage à la grande série...

PEM Outillage

PEM Outillage

PEM Outillage

PEM Outillage

PEM Outillage


Concept dáutomatisation 1

Générateur PEM1

Générateur PEM2

MétrologieRéserve

Palettisation

Transfert circulaire

Lavage palettisé

Soufflage Rinçage


Concept dáutomatisation 2

Filtre presseCentrifugeuseDécanteur

Centre de préparationde l´électrolyte

Processcontrol

Positionnement

Process Générateur

Centre dúsinage PEM

Chargement /Déchargement des pièces non conforme

Nettoyage / Rinçage

Séchage / conservation

SortieEntrée

Robot


PEM1 PEM2

Centre de préparationde l´électrolyte

Générateur 2Générateur 1

Concept dáutomatisation 3 (Cellule robotisée)


PEM1 PEM2 PEM3

Concept avec cellule robotisée




Avantage de la cellule robotisée:

Maintien de láccessibilité du centre dúsinage par la possibilité de chargement – déchargement latéral.

Cellule sécurisée, cellule modulaire.

Possibilité díntervention en cour de production et pour la maintenance

cellule qui se positionne très facilement.

Réduction du temps d'installation car la cellule est pré-assembler.

Pas de risque de collision entre les deux unités de robots, ce qui entraîne une réduction des coûts d'ingénierie de contrôle.

Encombrement globale réduit grâce à une conception compacte



L´́́́automatisation comprend:

1.1 Palettiseur pour léntrée des pièces brutes ou semi-finies1.2 Robot de manutention pour le conditionnement des pièces2.1 Table de transfert circulaire2.2 Robot de manutention pour le conditionnement des pièces3.1 Station pour la métrologie des pièces3.2 Station de réserve4.1 Robot central pour le chargement et 4.2 pour le déchargement5.1 Station de soufflage5.2 Station de rinçage6.1 Robot de manutention pour le conditionnement des pièces6.2Palettiseur pour le chargement des palettes de lavage

Protection des pièces avec un aditif anti- corrosionCuve de rétention pour l´électrolyte et les produits de rinçage.



Conception global

3x PEMCenter avec les modules suivants: Twin pulse, sans vibration, capteur de chrome, Isolateur pneumatique, détecteurs de court-circuit, pompe de Process.

Automatisation

Qui comprend 2 cellules robotisépour le chargement / déchargement des machines 1+2 et 2+3

Traitement électrolytique

1 module avec une capacité de 10m3/hFiltre presse dún volume de 126 lMicrofiltrationRégulation du pH- et de la conductivité Régulation de la températureRéduction des chromate automatique



Applications:

Usinage dúne crémaillère

Les solutions techniques développées sont adaptées à différentes typologies de crémaillère.PEM réalise ces pièces 50 fois plus vite que les procédés de fabrication traditionnels.

Électrode Pièces usinées



Applications:

Rouleau (Usinage denture + cône)

Profondeur d'érosion 6,50mm ; Cycle dúsinage 11min ; Rugosité Ra < 0,2µm ; Posage à 10 empreintes

Pièce brute Pièce usinée


Électrode

48


Applications:outillage de découpe, matrices, poinçonsProfondeur d'érosion 14mm ; Cycle dúsinage 40min ; Rugosité Ra < 0,2µm


50

Outillage de découpe de

précision et matrice

Avec la technologie PEM il est possible de réaliser des outillages de découpe avec contre dépouille et gorge de lubrification.

Avantage:Outillage compacte, rentabilité économiquement indéniable.Rapidité de lúsinage et de la livraison des pièces de rechange.

Applications

Outillage classique

Outillage PEMTec

Outil de découpe

Contre dépouille


51

Applications


52

Electrode

Pièce finie

Pièce brute

1

Ailes de turbine Données de base Potentiel économique

� Matière: 1.4034 Inox� Dimension: Ø 34 mm

Epaisseur 7 mm� Précision: 5 mm� Géométrie des ailettes:

extérieur 40mmnombre dáilettes 16 ailettes

épaisseur des ailettes entre 0,16 et 0,79 mm

� Température du processus [°°°°C]:

PEMFraisage de précision

180-300

� Coup d´́́́outillage / 80.000pièces

[€]:

� Temps de cycle / pièce [min]:

25.000

40.000

PEM*Fraisage de précision

60**

PEM

3,2***

Fraisage de précision

Le processus PECM se distingue des procédés de fabrications classiques par la longévité des outillages et de la faible température du processus. Le potentiel d´́́́accroissement économique est principalement lié au coût inférieur d´́́́outillage et au faible temps de cycle.

Exemples d´́́́applications

*** Posage à 10 empreintes* Avec Système de bridage à 10 électrodes ** sur la base du matériau 1.4034

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30

Ailes de turbine

Construction mécanique

53

2

La technologie PECM rend possible l´́́́usinage de poinçons à géométries complexes avec des métaux à haute résistance mécanique, qui combine plusieurs étapes classiques de l´́́́emboutissage et permet même l´́́́usinage de contre- dépouilles.

Poinçons

Pièces finies

Outillage pour poinçonnage

(Usinée avec la technologie PECM)

� Matière : ASP 30 / 1.3207

� Profondeur: 19 mm

� Attache du poinçon standard

� Estampage de géométrie interne

� Possibilité dóbtenir un dégagement

� Fabrication de poinçon à géométrie complexe avec une base dóutillage standard

� Aucune influence thermique sur le matériau lors de lúsinage PECM, longévité accrue du poinçons

� Coût d´́́́outillage [T€]*:

1,520,0

Outillage PECM Outillage conventionnel

� Nbr. d´́́́étapes de poinçonnage /

Outillages nécessaires:

� Fabrication de l´́́́outillage

Fabrication dóutils

* Durabilité accrue du poinçon usiné avec la technologie PECM par rapport à une technologie traditionnelle ** temps de cycle pour lúsinage dún poinçon étoile (référence) env. 9h en usinage traditionnel

10

Outillage

conventionnel

Outillage

PECM

3

Usinage

PECM

3 hr48 hr**

Usinage

conventionnel


Exemples d´́́́applications Outillage de découpe, matrices, poinçons

Données de base Potentiel économique

54

Exemples d´́́́applicationsPlaque de collecteur de courant pour les piles à combustible

3

Le processus PECM offre la possibilité d´́́́usinée la totalité de la surface en une seule opération d´́́́enfonçage.

Collecteur de courant Données de base Potentiel économique

* Vitesse dávance 50m/min

� Matière : � Crofer 22 APU (1.4760)

� Alloy 230 (NO6230)

� Usinage : � Usinage bilatérale dúne

structure à élévations coniques

� Ø 120mm

� Face 1: profondeur dúsinage 1mm

� Face 2: profondeur dúsinage 0,6mm

Electrode

Pièce usinée

� Temps de cycle / Face

~ 40 h*

Usinage

conventionnel

3 - 5 Min.

Usinage PECM

Energie alternative


55

4

La technologie PECM permet la production en série de l´́́́injecteur de carburant en une seule opération d´́́́usinage.

Exemples dápplications Buse dínjection

Buse d´́́́injection Données de base Potentiel économique

Automotive

Pièce usinée

Découpe

Electrode pour l’alésage intérieur

� Pas d’alésage débouchant

� Très bonne rugosité des surfaces

� Exempt de bavures

� 450.000 pièces/an

� Pression max. 3.000 bar

48-pièces

� Posage à 48 empreintes

� Géométrie ovale ou rectangulaire possible

� Usinage en une seule opération


56

5

Les solutions techniques développées sont adaptées à différentes typologies d´́́́aubes de turbines avec des matériaux tel que l´́́́inconel.

Exemples dápplications aubes de turbines

Aubes de turbines Données de base Potentiel économique

� Posage:� Matière: Inconel, exemple 718

� Très bonne rugosité des surfaces


� Dimensionnel:

� Aube de turbine jusqu´à 200 mm de long (Machine standard 8.000 ampères)

12 – 18*

Usinage

PECM

2**

Usinage conventionnel

* Pro aube ** usinage en série

Aéronautique

� Regroupement de plusieurs cycles

d´́́́usinage

� Ebauche, finition, polissage


57

6

La technologie PECM permet d´́́́usiner les outillages de compression de poudre en une seule opération d´́́́usinage avec une rugosité Ra <0,1 sans aucune reprise de polissage manuel.

Exemples dápplications Outillages de compression secteur pharmaceutique

Outillage de compression Données de base Potentiel économique

Outillage de compression

� Matière: M 3401.23791.2362M333

� Rugosité pouvant atteindre Ra 0.02


� Aucune incidence thermique sur la

structure métallique de la pièce

� Temps de cycle [min]:

� Longévité de l´́́́outillage:

Secteur pharmaceutique

* Posage à 6 empreintes

� Regroupement de plusieurs

cycles dúsinage:

� Ebauche, finition, polissage

� Flexibilité du processus

1,5 – 2*

Usinage

PECM

600 – 800 %*

Usinage conventionnel

100 %



Applications:

Rail de guidage linéaireProfondeur d'érosion 3,30mm ; Cycle dúsinage 10 min



Applications:

Outils de formage à froid•Poinçons de frappe pour la production de têtes de vis.•PEM réalise ces pièces 10 fois plus vite que les procédés de fabrication traditionnels.•Les poinçons usinés avec le procédé PEM ont une durée d’utilisation 8x plus longue que ceux usinés par les procédés conventionnels.



Applications:

Surfaces structurées

•Usinage de structures complexes sur des grandes surfaces•Échangeur de chaleur•Plaques bipolaires pour piles à combustibles•Mélangeur pour líndustrie chimique

Pièces usinées

Électrode



Applications:

Horlogerie

•Outil destiné à réaliser des inscriptions sur des pièces de fonderie.•Date de fabrication, logos, etc. Pouvant être déposé en série.•PEM garantie une grande rapidité et une surprenante qualité de reproduction



Applications:

Outils de formage à chaud

•Outils destinés à réaliser des inscriptions sur le flanc des roulements à billes.



Applications:

Roue à dentures intérieures droite ou tournée, toutes formes de dentures, dans tous les matériaux.

•Roue à dentures axiales

fabriquée pour la première fois en série, en alliant de surcroît qualité et rentabilité.Les engrenages angulaires différentiels voient leur taille réduite et/ou leur puissance augmentée.

Pièces usinées

Électrode



Applications:

PEMEuro

PEM- Article de publicité Forme- Euro, adapté au caddy de supermarché en acier inoxydable 1er côté carte de visite PEMTec, 2ème côté PublicitéTemps d’usinage pour 4 pièces: 3 minutes

Pièces usinées



Applications:

Bride d’échappement

Bride d’échappement en acier inoxydable pour automobile. Rainure circulaire pour la soudure du tuyau d’échappement. Un modèle de moteur automobile requiert 150.000 pièces / an. 30 pièces sont produites simultanément en moins de 10 minutes.

Pièces usinées

Électrode

Pièces brutes



Applications:

Matrice en alliage de molybdène très dure pour léxtrusion de profil en laiton.10% du besoin européen en profil de laiton représentent env. 24.000 Matrices par an.Temps dúsinage: 7 min et pas une de plus.

Pièces usinées

Électrode



Applications:

Fabrication de piles à combustibles

Électrode de cellule de pile à combustible pour láutomobile.Usinage d’une surface de réaction importante à arêtes vives et sans bavure.

Pièces usinées

Électrode



Applications:

Tête de protection pour rasoir électrique

•Produit Philips•70.000.000 Pièces/an•Quatre étapes de productions PEM•180 Machines PEM (Produit Philips)•Jusqu´à 1.000.000 de pièces par électrode

Pièces usinées

Électrode

Pièces brutes



Collaborateur PEM Centre dápplication PAC:

PAC F1: France (Est de la France)Mécanique de Précision du Barrois (MPB)

35 rue des TilleulsF-55500 Ligny en Barroiswww.mpb-fr.com

•PAC CH1: SuisseBräm

Lerzenstraße 4CH-8953 Dietikonwww.gebrbraem.ch

•PAC A1: AutricheGerhard Rauch GmbH

Eitnergasse 9A-1230 Wienwww.gerhard-rauch.at




•PAC I1: ItalieTecnomach S.p.A.

Via Giuseppe Righi, 12I-43122 Parmawww.overmach.it

•PAC USA1: PennsylvanieJ.V. Manufacturing Co.,INC.

1603 Burtner RoadUSA-Natrona Heights, PA 15065-1541www.jvmfgco.com

•PAC D1: Allemagne Baden- Würtemberg Bosch ECM Technologie GmbH

Industriestraße 11D-73347 Mühlhausenwww.bosch-hh.de




PAC D2: Allemagne Hessen / Nordrhein- WestfalenBoenig Präzisionswerkzeugbau GmbH

Albrechtweg 7D-56462 Höhnwww.boenig-gmbh.de

PAC D3: Allemagne Sachsen IWU Fraunhofer Institut Werkzeugmaschinen und Umformtechnik

Reichenhainer Straße 88D-09126 Chemnitzwww.iwu.fraunhofer.de

•PAC D4: Allemagne Nordrhein- Westfalen CIP Centrum für innovative Produktions-Systeme GmbH

Carlo-Schmid-Allee 3D-44263 Dortmundwww.cip-do.de




PAC D5: Allemagne BayernSFB Schwäbische Formteile GmbH & Co. KG

Weiherweg 12-16D-87727 Badenhausenwww.sfb-vab.de

•PAC D6: Allemagne NiedersachsenWIBA-ECB GmbH

Rudolf-Diesel-Str. 11D-27383 Scheeßelwww.wiba-ecb.de



• Industrie de láéronautique

• Industrie médicale

• Industrie Horlogère

• Industrie électrique

• Industrie chimique

• Industrie pharmaceutique

• Industrie de láutomobile

• Fabrication de matrice ou de poinçons

• Fabrication dóutils et de moules

• Piles à combustible (Plaques Bipolaires)

• Miniaturisation des pièces finales

• Outillages de compression

• Formage à froid

Clients:



Documents

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