Participation `a la vie scientifique et responsabilit´es collectives

– Co responsable de l’animation du groupe de travail national en fabrication «Manufac-turing 21» regroupant 16 laboratoires (LURPA, IRCCYN, LAMI, LGMT, LABOMAP, LMP, G-SCOP, etc.). Les th`emes abord´es sont la mod´elisation du processus de fabrica-tion, la fabrication virtuelle et le d´eveloppement de nouvelles m´ethodes de fabrication. Le groupe a pour objectif de favoriser les ´echanges entre les doctorants travaillant sur des th`emes connexes et organise un `a deux s´eminaires par an.

– Responsable de la coordination de la r´edaction d’un ouvrage sur l’Usinage Grande Vitesse pour les ´editions Dunod. Publication de l’ouvrage pr´evue en 2010.

– Co organisation des journ´ees du Groupe de Travail en Mod´elisation G´eom´etrique 2006 du GDR Algorithme Langage et Programmation du CNRS qui ont lieu au LURPA de l’ENS de Cachan les 22 et 23 mars 2006.

– Responsable de la plate-forme de Conception et Fabrication Assist´ee par Ordinateur du LURPA, ainsi que du site exp´erimental Usinage Grande Vitesse du laboratoire (2003/2009). – Responsable du projet Sesame« Usinage `a 5 Axes Haute Performance » de d´eveloppement

de la plate-forme exp´erimentale du LURPA

– Reviewer pour les revues Computer-Aided Design et IEEE Transactions on Control Sys-tems Technology.

– Membre du comit´e scientifique de la conf´erence bi annuelle International Conference on Integrated Design and Production.

– Membre des comit´es de s´election des Arts et M´etiers ParisTech et de Institut Franc¸ais de M´ecanique Avanc´ee de Clermont-Ferrand.

L’industrie manufacturi`ere Franc¸aise est largement concurrenc´ee depuis le d´ebut des ann´ees 1990 par celle des pays ´emergents de sorte que la fabrication de certaines pi`eces par usi-nage n’est plus ´economiquement viable dans notre pays. Notre industrie essaie donc de se focaliser sur la production de pi`eces `a forte valeur ajout´ee telles que les pi`eces de structures a´eronautiques en composite carbone, titane ou aluminium, les pi`eces de turbo machine en inco-nel, les proth`eses m´edicales en alliage chrome cobalt ou encore les moules et matrices en acier tremp´e. Sur toutes ces pi`eces les exigences de qualit´e sont croissantes pour garantir le bon fonc-tionnement des produits finis et donc la comp´etitivit´e des entreprises qui les commercialisent.

Il existe de nombreux crit`eres de qualit´e selon les applications consid´er´ees. Ainsi la qualit´e dimensionnelle doit permettre d’assurer l’assemblage des produits, le respect des ´epaisseurs minimum pour la r´esistance des mat´eriaux. La qualit´e visuelle ou l’absence de marques sur les moules d’injection plastique est garante de crit`eres esth´etiques sur les pi`eces inject´ees. Enfin la qualit´e micro g´eom´etrique des pi`eces usin´ees ainsi que l’int´egrit´e structurelle des mat´eriaux sont de plus en plus ´etudi´ees pour diminuer les risques de rupture des pi`eces par fatigue. Le succ`es des entreprises manufacturi`eres passe donc par la maˆıtrise du processus de fabrication du produit, dans un mat´eriau donn´e, en utilisant des outils et m´ethodes d´edi´es `a leurs applications. Le processus de r´ealisation des pi`eces de forme complexe par usinage a largement ´et´e mo-difi´e ces derni`eres ann´ees par l’utilisation de la maquette num´erique, par l’introduction de commandes num´eriques plus performantes, par l’Usinage `a Grande Vitesse (UGV) et par le d´eveloppement du fraisage `a 5 axes. Ces innovations scientifiques et technologiques permettent d’accroˆıtre la qualit´e des pi`eces produites et la productivit´e mais elles introduisent de nouvelles probl´ematiques.

possibi-lit´es d’am´eliorer leur comp´etitivit´e face aux pays `a bas salaires en augmentant la valeur ajout´ee produite par les op´erations d’usinage `a 5 axes. En effet, le fraisage `a 5 axes est un proc´ed´e qui trouve son int´erˆet dans trois applications distinctes.

Tout d’abord la r´ealisation de formes dites« difficiles » telles que les pi`eces d’a´erodynamique ou d’hydrodynamique comme les aubes de compresseur, les rouets, etc. Pour ces pi`eces le re-cours `a l’usinage `a 5 axes est indispensable pour acc´eder `a chaque surface de la pi`ece sans g´en´erer de collisions. De plus le fraisage `a 5 axes sur le flanc est un proc´ed´e d’usinage tout `a fait adapt´e pour ce type de pi`eces.

L’usinage `a 5 axes est aussi un moyen de minimiser les posages et donc les erreurs syst´ematiques de remise en position pour la r´ealisation de pi`eces prismatiques. Il peut dans ce cas remplacer avantageusement le fraisage `a 3 axes.

Enfin, le fraisage `a 5 axes des moules et des matrices permet d’am´eliorer la productivit´e `a qua-lit´e constante pour les pi`eces de type moules, matrices et proth`eses m´edicales.

Plus r´ecemment, certains industriels se sont montr´es int´eress´es par l’utilisation de leur machine `a 5 axes afin d’effectuer des op´erations de polissage. En effet, cela permettrait d’augmenter le taux de charge des machines afin de les amortir plus rapidement. A l’heure actuelle, certaines op´erations de polissage sont ex´ecut´ees sur des robots anthropomorphes ou sur des machines sp´eciales mais la plupart du temps ce sont des op´erations manuelles effectu´ees par des ouvriers tr`es sp´ecialis´es. La mise en œuvre des proc´ed´es d’usinage et de polissage est plus complexe sur des machines `a 5 axes car les gains de productivit´e ne sont atteints que si le moyen est utilis´e `a son rendement maximal. Il est donc n´ecessaire d’optimiser chaque ´etape du proces-sus de r´ealisation d’une forme complexes. En effet, chacune des ´etapes du procesproces-sus (figure 5), de la Conception Assist´ee par Ordinateur `a l’usinage sur la Machine Outil `a Commande Num´erique (MOCN) impose des contraintes sur le processus et des modifications sur la nature des informations ´echang´ees entre chaque activit´e.

En particulier, le fraisage `a 5 axes pose des probl`emes suppl´ementaires `a ceux observ´es en fraisage `a 3 axes. Parmi ceux-ci on peut citer :

– La complexit´e des algorithmes de g´en´eration de trajectoires. En effet, la volont´e d’opti-miser les trajectoires afin d’enlever le plus de mati`ere possible pour diminuer les ´ecarts g´eom´etriques augmente les risques de collisions.

FIG. 5: Processus de r´ealisation des pi`eces en fraisage multi axes

– La prise en compte de la cin´ematique par le post processeur. Le comportement cin´ematique de la machine compte tenu de sa structure est source de mouvements incoh´erents qui peuvent g´en´erer des collisions, des ´ecarts g´eom´etriques ou des marques sur la pi`ece. – Les performances du couple MO-CN. L’interpolation synchrone des cinq axes de

l’es-pace articulaire engendre des difficult´es de suivi de la trajectoire et de respect des vitesses d’avance programm´ees, pr´ejudiciables au temps d’usinage et `a la section de coupe effec-tive.

– Les d´efauts du mod`ele g´eom´etrique de la machine. La qualit´e du mod`ele g´eom´etrique de la machine est un ´el´ement cl´e pour ne pas introduire d’erreur syst´ematique pour chaque sous phase, c’est `a dire pour chaque orientation de la pi`ece dans la machine.

Les travaux que je d´eveloppe s’inscrivent dans ce contexte et ont pour objectif d’am´eliorer la qualit´e des surfaces r´ealis´ees en UGV et en polissage sur centre de fraisage `a 5 axes ainsi que la productivit´e. Pour cela, nous pouvons agir sur les m´ethodes de g´en´eration de trajectoires en Fabrication Assist´ee par Ordinateur (FAO) en tenant compte des caract´eristiques du moyen utilis´e. La description de mes travaux sera donc d´ecoup´ee en quatre parties distinctes.

Dans le premier chapitre, nous ´etudierons en particulier les probl`emes li´es au comportement cin´ematique du couple MO-CN lors de l’usinage afin de les int´egrer lors de la g´en´eration des trajectoires d’usinage. Ce point de vue sera d´evelopp´e dans le cadre du fraisage `a 5 axes en bout

ainsi que sur le flanc.

Nous pouvons aussi agir lors de la g´en´eration des trajectoires pour prendre en compte la g´eom´etrie de la structure de la machine qui peu introduire des mouvement incoh´erents mais aussi les imperfections du mod`ele g´eom´etrique implant´e dans la commande num´erique. Cette partie fera l’objet du deuxi`eme chapitre.

Dans le troisi`eme chapitre, nous ´etudierons les formats d’´echanges entre les diff´erentes acti-vit´es du processus de r´ealisation des pi`eces de formes gauches. En particulier nous d´evelopperons le concept d’interpolation surfacique et sa compatibilit´e avec le projet de norme Step-NC.

Enfin dans le quatri`eme et dernier chapitre nous aborderons le polissage automatique sur centre d’usinage `a 5 axes et le champs d’investigation que celui-ci r´eserve.

Prise en compte des performances du