Dans l'horlogerie et la bijouterie comme dans la plupart des industries du luxe, le polissage est un poste crucial car il définit le rendu final du produit. Or, ce poste reste problématique, d'une part parce que la pression sur les coûts salariaux est importante, d'autre part parce que la maîtrise du résultat repose sur un savoir-faire essentiellement manuel. La robotisation du polissage semble donc un enjeu important pour lequel le CETEHOR — Département technique du CPDHBJO — et l'Institut Pierre Vernier ont décidé de travailler en collaboration.
Le polissage fait partie des activités de traitement et revêtement des matériaux. Il a pour objectif de supprimer les défauts de surface, ce qui le rend essentiel dans la fabrication d'articles moyen et haut de gamme, où la valeur ajoutée se fait sur l'aspect et la qualité esthétique.
C'est au milieu des années 80, après la forte expansion de l'horlogerie suisse, que des entreprises de polissage se sont créées, fondées par des salariés travaillant au préalable dans les ateliers intégrés à des usines de montres ou de composants.
La technique pour réaliser le polissage est essentiellement mécanique (bien qu'il existe aussi des procédés chimiques ou électrochimiques). Elle consiste à arracher de la matière en surface afin d'obtenir le fini recherché.
Cet arrachement peut être réalisé soit par des systèmes automatisés, soit manuellement. Les systèmes automatisés, tout comme les opérateurs, effectuent des opérations d'ébavurage, d'émerisage et de polissage. Mais ils atteignent leurs limites dès que les surfaces deviennent complexes ou dès que de nombreux paramètres influencent la qualité finale (échauffement, épargne de zones précises, variabilité dimensionnelle des pièces). Cette action est donc encore majoritairement réalisée à la main par des opérateurs qualifiés, dans des conditions difficiles (poussière, chaleur de la pièce, mouvements répétitifs influant sur la santé…). Bien qu'essentiels à la qualité finale, ces professionnels du polissage sont peu reconnus. Ce n'est d'ailleurs qu'en 1995 qu'a été créée, sous l'impulsion du GIMM, une qualification validée par un Certificat de qualification paritaire de la métallurgie (CQPM) de « polisseur en micromécanique », qui a reçu l'agrément du ministère du Travail. Une autre particularité de ce corps de métiers est qu'il existe peu de communication entre les polisseurs, la profession étant très liée au milieu rural dans lequel elle s'est développée.
En outre, le polissage manuel ne peut assurer une répétabilité du process, chaque polisseur ayant développé ses propres techniques et savoir-faire. Et, le rendu final n'étant jamais défini de manière contractuelle, le jugement de la qualité d'une pièce varie selon la subjectivité du contrôleur (fini pour l'un, invendable pour l'autre).
Toutes ces raisons poussent à une automatisation du polissage. Le processus est déjà en route et quelques fabricants proposent dès à présent des machines : RECOMATIC, MEPSA, AUTOPULIT, PRISMA, SERMIS, BUKO, PRECITRAM…
Elles permettent le polissage automatique d'un certain nombre de pièces, mais uniquement de forme relativement simple. À cause de leur architecture, mais aussi parce qu'elles ne garantissent pas un effort d'abrasion constant (effort tangent à la surface), elles ne permettent pas de s'affranchir d'une intervention manuelle de finition. Une étude sur l'automatisation est donc essentielle pour prétendre répondre à ce besoin.
La cellule robotisée actuellement testée au CETEHOR
Dans le cadre des actions collectives qu'il mène dans l'intérêt des professions de l'horlogerie et de la bijouterie – joaillerie, le CETEHOR a entrepris une étude sur la caractérisation des aspects de surface et sur la robotisation du polissage. Pour mener à bien ce projet, il s'est doté d'une cellule de polissage robotisée et a noué un partenariat avec l'Institut Pierre Vernier qui lui apporte ses compétences en robotique et périrobotique.
Les enjeux technologiques se concentrent autour du contrôle de l'ensemble des paramètres lors du polissage, mais aussi autour des polissages à moindre coût sur des surfaces complexes.
L'étude doit suivre plusieurs étapes pour arriver à cet objectif :
– valider le pilotage par contrôle d'effort lors d'une opération de polissage : l'objectif de cette première étape est d'arriver à obtenir une correction automatique des trajectoires conduisant à un résultat de polissage satisfaisant et constant, en choisissant un type de pilotage par contrôle d'effort. Ce contrôle permet aussi de connaître le taux d'usure de chaque outil ou d'utilisation de pâte à polir, pour anticiper leur renouvellement
– valider l'élaboration des trajectoires de polissage par un outil de programmation hors ligne : les trajectoires à réaliser étant complexes, il est impératif de les programmer sur un système utilisant la CAO. De plus, le travail en parallèle donne un avantage supplémentaire : la cellule n'est pas mobilisée pendant les temps de programmation, qui sont nombreux au vu des petites séries à réaliser
– valider une première approche économique d'une telle solution.
Une fois l'ensemble de ces étapes validé, l'influence d'autres paramètres tels que l'élévation de température de la pièce ou de l'outil pourra à son tour être étudiée. À terme et dans l'idéal, le contrôle lui-même de la qualité du polissage serait intégré dans la cellule d'automatisation, pour permettre une réelle maîtrise de la gamme.
Si la faisabilité d'un tel concept est démontrée, les entreprises de polissage, œuvrant dans l'horlogerie – bijouterie, dans le luxe, mais aussi dans tout autre métier tel que le médical (prothèse), l'outillage (moule), en passant par la coutellerie, pourront s'approprier cette solution.
À ce sujet, une journée technique organisée par l'IPV le 27 novembre permettra de faire le point sur les différents procédés de polissage et abordera l'aspect contrôle, ainsi que le traitement des effluents.
Contact : Jean-Pierre Hamant
Processus industriels
Institut Pierre Vernier
Tél. (0033/0) 3 81 40 57 08
