La finalité de la projection thermique consiste à recouvrir des surfaces de géométrie très diverse par des matériaux apportant une ou plusieurs fonctionnalités nouvelles. Les dépôts peuvent atteindre plusieurs millimètres d’épaisseur mais sont réalisés par couches successives de quelques centièmes de millimètres à l’aide d’une torche de projection. Des domaines aussi variés que l’aéronautique, le spatial, l’automobile ou l’alimentaire sont concernés.
• La plupart des études dans le domaine portent sur l’amélioration des caractéristiques métallurgiques, mécaniques, électriques ou tribologiques des revêtements : les conditions d’élaboration de ces revêtements sont étudiées et des paramètres opératoires en sont déduits. L’environnement de travail étant hostile, il est souvent fait appel à la robotique pour manipuler la torche de projection. Les robots apportent ainsi une sécurité dans la mise en oeuvre du procédé, de même qu’une répétitivité améliorée. L’aspect robotique fait donc partie intégrante des procédés modernes de projection thermique. Cependant, toutes ses potentialités n’ont pas encore été mises à profit.
• La présente étude, réalisée dans le cadre d’une thèse*, se situe ainsi au niveau de l’optimisation des trajectoires des outils de projection avec des objectifs multiples : – améliorer la productivité en réduisant les temps de cycle – améliorer les rendements en réduisant la quantité de matière perdue (surépaisseur sur la pièce, temps de séjour de l’outil en dehors de la pièce) – établir des trajectoires sans immobilisation de l’outil de production – améliorer la qualité des dépôts (meilleur contrôle des flux de matière et thermique). Les conséquences attendues de ces améliorations portent, notamment, sur une qualité accrue des dépôts, une réduction du coût des revêtements et une augmentation de la flexibilité de l’outil de production. L’intérêt de cette étude est bien entendu d’autant plus important que les pièces à revêtir auront des formes complexes.
• La première partie de l’étude a ainsi été consacrée aux différentes étapes permettant d’aboutir à la simulation du procédé de projection thermique incluant les modélisations : pièce à revêtir – environnement de projection – trajectoires de l’outil – épaisseurs – aspects thermiques. Sur la base du logiciel CIMSTATION une structure logicielle a été mise en place et des interfaces spécifiques développées. Le concept a ensuite été validé sur différentes formes représentatives. De la trajectoire (géométrie et vitesse) de l’outil dépendent l’épaisseur déposée ainsi que les phénomènes thermiques associés. Lors des tests de validation des trajectoires générées, des problèmes de correspondance ont été rencontrés entre la réalité et les modèles théoriques des vitesses d’outil correspondant aux robots utilisés (ABB).
• La seconde partie de l’étude a été, de ce fait, axée sur le développement de deux dispositifs ultrasonores dédiés au contrôle de la trajectoire de l’outil et à la définition de la position spatiale de la pièce dans l’environnement du robot.
• Ces dispositifs originaux, applicables à l’ensemble des systèmes robotisés, ont éveillé l’intérêt des industriels concernés. Une poursuite de leur développement est actuellement envisagée dans le cadre de l’Incubateur de Franche-Comté.
Christian Coddet
LERMPS – Laboratoire d’études et de recherches des matériaux etpropriétés des surfaces (ER 2077)
Université de technologie de Belfort-Montbéliard
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