Des exemples concrets de projets développés dans IndustriLAB

POTEYAGE ROBOTISE

un moyen pour améliorer la qualité du produit et augmenter la durée de vie des outillages de fonderie

Le poteyage désigne l’opération de revêtement des moules utilisés en fonderie gravité et basse pression. Il est appliqué pour les protéger de l’agression de l’aluminium liquide, et pour piloter les échanges thermiques entre le moule et la pièce en cours de solidification. Bien que critique dans le processus de fabrication, le poteyage reste un domaine mal maîtrisé avec de nombreux aléas et une grande variabilité. L’objectif du projet est de robotiser l’application pour obtenir une couche homogène de poteyage sur l’ensemble du moule, et dont les propriétés seront répétables. Pour ce faire, le projet comportera :

  • une phase de faisabilité sur une géométrie simple (moule de roue),
  • une phase de compréhension de la dégradation du poteyage,
  • une phase de définition industrielle avant transposition aux moules de culasses.

Partenaires : MONTUPET (GE-60), ESIEE-Amiens (EESR-80), Lycée Marie Curie (lycée-60)

COMPAS DE BENNAGE

Développement d’une nouvelle gamme allégée de produits, intégrant des fonctions innovantes et automatisation/robotisation de la
future chaine de fabrication.

Hydro Techma, filiale de SUMA group, concepteur et fabriquant de compas de bennage doit radicalement renouveler sa gamme et sa chaine de fabrication. _ La demande des clients porte essentiellement sur un important allégement des produits. Hydro Techma mène en parallèle une démarche de développement durable visant à utiliser des technologies plus respectueuses de l’environnement notamment dans les traitements de surfaces. De nouveaux marchés (Europe du nord) pourront, de ce fait, être envisagés.

Partenaires : HYDRO TECHMA (GE-80), Picardie Chrome dur (PME-80), ESIEE-Amiens (EESR - 80)

TOUCH AND WORK

Solution innovante pour la prise en
compte de l’outil de coupe dans la cinématique et pour l’aide
à la reprise d’usinage dans les procédés d’UGV

L’accroissement de la productivité constitue actuellement l’un des enjeux industriels majeurs. Il passe nécessairement par la mise en oeuvre de procédés toujours plus performants, parmi lesquels l’Usinage à Grande Vitesse (UGV) occupe une place importante puisqu’il permet large réduction des temps de fabrication. Malheureusement des verrous existent. Ils entraînent dans un certain nombre de cas une qualité non acceptable de l’état de surface final des pièces.
L’automatisation de l’opération de reprise d’usinage est l’un de ces verrous. Le projet ’TOUCH and WORK’ se propose de mettre au point et de développer une nouvelle procédure autonome et automatique de reprise d’usinage. Un démonstrateur industriel sur un UGV permettra d’illustrer, d’éprouver et de valider cette procédure par des essais industriels. A terme les résultats de ce projet seront en particulier une meilleure qualité des pièces usinées, avec une diminution globale des coûts ainsi qu’un abaissement des rebuts.

Partenaires : INSSET(EESR-02), INNOVALTECH(CT-02), FOREST LINE(GE-80)

PINCEL

Problèmes Inverses Numériques et Contrôle en Electromagnétisme

Un des défis industriels actuels, posé dans de nombreux secteurs d’activités, consiste à détecter très finement une anomalie dans un milieu sain sans toutefois le dégrader. On pense par exemple à la détection de défauts dans des pièces aéronautiques. Le contrôle non destructif (CND) par courants de Foucault est l’une des techniques qui répond à ces besoins industriels.
L’activité de recherche en mathématiques appliquées permet depuis quelques années déjà d’améliorer les méthodes en CND par courants de Foucault grâce au raffinement des modèles et au développement de méthodes numériques performantes. Ce projet vise à valider de nouveaux algorithmes numériques 3D – peu existent actuellement - pour détecter, localiser et caractériser de petites fissures planes ou volumiques dans un matériau conducteur.
L’objectif est l’élaboration de codes 3D robustes pour la résolution de ce problème inverse d’identification de fissures, et la mise en place de cas-tests industriels pour leur validation.

Partenaires : UPJV-LAMFA (EESR-80), CEA (CT-75), EADS IW (GE-80), Montupet (GE-60), URCA (EESR-51)

OSAMM

Optimisation de structures
Assemblées multi-matériaux

La conception et la simulation de produits multi-matériaux nécessitent, pour optimiser leur dimensionnement et sécuriser leur tenue en service, de prendre en compte les assemblages qu’ils comportent. Cette problématique concerne de nombreux secteurs industriels : (aéronautique, ferroviaire, automobile), et est un sujet de recherche porteur.
La recherche de solutions de plus en plus économiques, écologiques et fiables passe aussi par le besoin d’assembler des pièces de nature différente. Le projet vise à faciliter cet axe de développement en mettant en place les outils d’une simulation numérique fiable et efficace pour évaluer la pertinence d’une telle solution.
Les principaux objectifs visés dans le cadre du projet : Mettre au point une démarche d’aide à la décision pour choisir la solution technologique des structures assemblées ; Evoluer du mono-matériau aux multi-matériaux en pleine connaissance de cause ; Optimiser la tenue d’une structure multi-matériaux sous contraintes de tenue mécanique.

Partenaires : CETIM (CT-60), Arcellor Mittal (GE - 60), UPJV/LTI (EESR-80)

TRIBAL

TRIBologie numérique du transfert designAL

Les systèmes de transfert de signaux sont des systèmes électromécaniques dont la fonction est de transmettre, par l’intermédiaire d’un contact glissant, du courant électrique et des signaux de commande grâce à des protocoles de communication au sein d’une machine industrielle (éolienne…). Un tel système doit fonctionner cinq années (soit 100 millions de révolutions) sans défaillance, moyennant une période de maintenance (nettoyage, relubrification) annuelle.
Cette fréquence de maintenance du contact engendre des coûts non négligeables, et est parfois difficilement compatible avec l’accessibilité de la machine et la facilité d’intervention associée (éoliennes offshores…). S’affranchir de la lubrification, ou la limiter au maximum, est donc un enjeu indispensable de l’étude. Le projet a pour ambition d’apporter des éléments d’explication sur les phénomènes activés par le frottement au sein du contact glissant aux échelles macroscopiques des corps en contact, mésoscopique et microscopique.
L’avancée scientifique majeure est d’introduire dans les expérimentations numériques des modèles physiquement fondés de l’interface de contact dans les modèles
macroscopiques thermomécaniques, électromécaniques et vibratoires des pièces en frottement.

Partenaires : MERSEN (GE-80), UPJV-INSSET (EESR-02)

PROFOND

Calcul Massivement Parallèle pour l’Optimisation des Procédés de Fonderie

La complexité croissante des modèles et les contraintes de délais imposés par les clients nécessitent des capacités de calcul très importantes et l’utilisation intensive de machines multi processeurs type clusters et calculateurs à mémoire partagée.
Une des limites actuelles est le grand nombre de licences requis pour optimiser rapidement le développement des nouveaux produits via la simulation (par exemple avec un plan d’expériences numérique).
Avec les logiciels disponibles sur le marché, ce coût est rédhibitoire pour les PME. On se propose donc de tester les capacités d’un logiciel ‘’open source’’ pour lequel l’accès est libre, le coût étant principalement lié aux applications que l’on souhaite développer. Du fait de leur architecture parallélisée, une utilisation massive est accessible avec des gains de temps significatifs en développement et des coûts réduits.
L’accès aux supercalculateurs doit être rendu possible par la mise en œuvre d’un intergiciel, le déploiement d’un réseau haut débit entre les industriels concernés et les 2 centres de calcul que sont l’UTC et l’UPJV et la mise en place d’une interface web pour analyser les résultats des calculs à distance.
Ce réseau sera conçu comme la première étape d’une structure de communication régionale au service de la recherche, du développement et de l’entreprenariat.

Partenaires : MONTUPET (GE-60), NORFOND (GE-60), UPJV-MECS (EESR-80), UTC-Roverval (EESR-60)

ESCOTHp

Projet d’étude et d’application de l’estampage des thermoplastiques

Projet d’étude de remplacement des matériaux thermodurcissables par des matériaux thermoplastiques pour la réalisation de pièces de formes complexes et renforcées avec des fibres longues pour des applications ferroviaires et aéronautiques.
Le projet intègre la définition des matériaux (résine, tissus), leur procédés de réalisation, leur technologie d’assemblage, le procédé de mise en forme, la réalisation de démonstrateurs , la simulation numérique des tests ( mécanique et crash) et réalisation de ces tests sur les démonstrateurs,
Les composites thermoplastiques présentent plusieurs avantages en comparaison aux thermodurcissables utilisés actuellement :

  • Une capacité de recyclage supérieure. De nombreux travaux sont actuellement menés sur ce sujet.
  • Aucun dégagement toxique pendant la mise en œuvre ou durant la vie du produit
  • Suppression de l’opération de passage en autoclave, consommatrice d’énergie
  • Une bonne tenue au feu. Qualité nécessaire pour beaucoup d’applications dans le domaine des transports.
  • Un temps de stockage des matériaux illimité, ce qui réduit de façon significative les déchets pour durée de vie dépassée
  • De nouvelles opportunités pour la mise en œuvre, en termes de transformation rapide (par exemple par chauffage infrarouge des semi-produits, suivi de la mise en forme par estampage), de co-moulage, de soudage, …
  • De plus certains thermoplastiques sont bio-sourcés.

Partenaires : AERAZUR (GE-60), MS composites (PME-02), UTC-roberval (EESR-60), EMD (EESR-59), ENSAIT (EESR-59)

FLULIRES

Simulation numérique de la tenue mécanique des réservoirs de l’automobile et de l’aéronautique tenant compte de l’interaction fluide structure

La conception de nouveaux réservoirs doit intégrer des problématiques d’exigence client plus élevée relatives à l’intégrité et à la sécurité du stockage des fluides et du confort acoustique. L’objectif est de développer une méthodologie innovante dans le calcul avec interface fluide-structure utilisable pour optimiser le dimensionnement des réservoirs, permettant de satisfaire les cahiers des charges drastiques à moindre coût.
Cette procédure est basée sur l’apport d’un nouveau modèle prenant en compte efficacement l’interface fluide-structure pour répondre aux différents phénomènes dynamiques (vibration, sloshing ou ballotement). La méthodologie décrira un ensemble de règles métier calcul sur la base d’utilisation de codes commerciaux (ANSYS/FLUENT, LS-Dyna) permettant de pérenniser une modélisation probante de la physique de réservoirs (interface fluide structure) dans le cadre industriel.
Ainsi, l’enjeu majeur est le développement et la validation d’une procédure de calcul fiable et la plus efficace possible, corrélée avec des essais expérimentaux sur réservoirs, permettant la vérification des critères de tenue mécanique des réservoirs aéronautique et automobile.

Partenaires : Inergy (GE-60), AERAZUR (GE-60), UTC-Roberval (EESR-60)

CONTACTLESS

Saut technologique du système de
transfert de signaux : vers le sans contact

Les systèmes de transfert de signaux sont des systèmes électromécaniques dont la fonction est de transmettre, par l’intermédiaire d’un contact glissant, du courant électrique et des signaux de commandes à l’aide de protocole de communication au sein d’une machine industrielle (éolienne …).
Un tel système doit fonctionner 5 années (soit 100 millions de cycles de révolution) sans défaillance, moyennant une période de maintenance (nettoyage, relubrification) déterminée par l’utilisateur (de 1 à 3 ans).
Cette fréquence de maintenance du contact engendre des coûts non
négligeables, et est parfois difficilement compatible avec l’accessibilité de la machine et la facilité d’intervention associée (éoliennes offshores …).
S’affranchir du contact glissant est donc un enjeu indispensable de l’étude. L’avancée scientifique majeure est de transmettre les signaux de commandes à l’aide d’une communication sans fil.

Partenaires : INSSET-MIS (EESR 02), MERSEN (GE 80), ESIEE (EESR-80)

PATRICK

Processus Automatisé de Traitement et de Reconditionnement
Industriel des Casques audio et des Kits passagers utilisés dans les moyens de
transport de masse.

APF envisage de repenser ses lignes de production afin d’améliorer sa productivité et l’ergonomie des postes de travail de ses salariés « travailleurs handicapés ». La diversité des lignes de production conduit à repenser un processus générique et flexible. L’opportunité d’un projet potentiel de reconditionnement de casques audio pour une compagnie aérienne, représentant une des prestations les plus complexes, sera utilisée comme démonstrateur de ce concept innovant.
L’entreprise adaptée APF d’Amiens, l’ESIEE-Amiens et ASCODERO Productique ont regroupé leurs compétences pour proposer ce projet collaboratif.

Ce concept innovant d’atelier flexible répondra aux besoins des productions actuelles et futures :

  • Serrures automobiles
  • Butées d’embrayages VL et PL
  • Flaconnage de luxe
  • Conditionnements et emballages divers
  • Câblage électrique

Ce concept innovant de ligne de production intégrera des postes de travail flexibles, multifonctions et répondant à la diversité des handicaps des salariés.

Partenaires : APF (PME-80), ASCODERO (Pme-80), ESIEE (EESR-80)

PROOF

Poteyage RObotisé d’Outillages de Fonderie (Phase II)

Ce projet constitue la deuxième phase d’un programme ayant pour objectif de rendre automatique l’opération de poteyage des moules de fonderie. La robotisation de cette opération doit permettre, en augmentant la durée de vie du poteyage (qui protège l’acier du moule de l’aluminium liquide) de limiter les arrêts de production et ainsi d’améliorer la performance des chantiers de moulage culasse et d’améliorer la précision dimensionnelle des produits moulés en particulier pour les chambres de combustion des culasses essence qui constituent un paramètre critique pour l’accroissement des performances des moteurs et la diminution des émissions polluantes.
La première phase du projet a permis de vérifier la faisabilité d’un dépôt de poteyage au moyen d’un robot sur un outillage de géométrie simplifiée (moule de roue). Elle a été réalisée au cours de l’année 2010. La deuxième phase du projet à 3 objectifs principaux :

  • La conception et la mise en œuvre d’une cellule robotisée industrielle et, à partir des enseignements tirés de la phase I du projet, la mise au point d’une méthodologie (optimisation de trajectoire) de revêtement des outillages au moyen d’un robot
  • La caractérisation fine, grâce à la mise en œuvre de méthodes analytiques originales (notamment thermiques), des couches déposées. Cette partie du projet doit permettre d’identifier les paramètres critiques (épaisseur, densité, conductivité, adhésion au substrat, etc…) sur la durée de vie du poteyage
  • La mise au point de procédés de revêtement alternatifs (par rapport à la projection en phase aqueuse utilisée aujourd’hui) permettant d’améliorer toutes les caractéristiques de la couche déposée

Partenaires : MONTUPET (GE-60), Lycée Marie Curie (60), UTC (EESR-60), Université de limoges, ESIEE (EESR-80)

SELECT II

Solution d’amELioration de l’Exactitude des Cellules roboTisées

La précision des robots industriels est actuellement de l’ordre du millimètre, voire de plusieurs millimètres, cette faiblesse de précision absolue est due aux écarts entre le modèle géométrique théorique utilisé par le système de commande et les carctéristiques mécaniques réelles du robot. En effet, la complexité de leur morphologie conduit à de nombreuses sources d’erreurs géométriques, ainsi qu’à une structure déformable.
L’objectif du projet SELECT est d’améliorer la précision des robots industriels au niveau du dizième de millimètre, par une solution technologiquement performante et économiquement viable. La solution que le consortium se propose de développer est à la fois matérielle et logicielle, Elle associe des technologies de correction de l’exactitude du robot par la mise en oeuvre de capteurs angulaires embarqués et de recalage par vision 2D/3D de la pièce par rapport à l’effecteur robot.

Partenaires : MONTUPET (GE-60), GEOMNIA (PME-59), EADS (GE-75), ARMINES (EESR-59), CETIM (CT-60)