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Rapport d'application

RSD Polytec mise sur la nouvelle gamme EPDBEH de MOLDINO pour le fraisage finition miroir

"Sans les outils de MOLDINO, le projet n'aurait pas été réalisable".

Le cœur de métier de RSD Polytec GmbH, situé à Bad Säckingen, est la fabrication de moules d’éclairage optique. L'entreprise a récemment commencé à utiliser les nouvelles fraises hémisphériques EPDBEH de MOLDINO pour effectuer l’étape de finition. Un seul outil suffit désormais pour usiner de grandes surfaces réfléchissantes avec une durée de vie élevée.

RSD Polytec GmbH est spécialisé depuis de nombreuses années dans le domaine de l’usinage de précision pour la fabrication de moules et de matrices. Fondée en 1964 par Karl Klausmann à Schwörstadt, elle est implantée depuis environ quatre ans dans ses locaux actuels, situés non loin de là, à Bad Saeckingen dans le Haut-Rhin. L’entreprise est devenue experte des moules d'injection de haute précision de petites et moyennes dimensions ainsi que dans les moules d'estampage et de formage. Depuis 2014, l'atelier de fabrication des moules fait partie du groupe RSD. Pour ce dernier, la fusion ou le rachat d'une entreprise renommée dans ce domaine était une étape logique pour poursuivre sa croissance et se renforcer grâce à la grande compétence de la société Karl Klausmann GmbH.

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De gauche à droite : Jürgen Klausmann Directeur Général, Raphael Thoma opérateur machine, Stefan Hribar programmeur FAO, Frank Albiez responsable de la construction d'outils et Johannes Zimmermann optimiseur de processus MOLDINO.

L'érosion n'était plus suffisamment précise

Il y a un peu plus de cinq ans, le site de Baden a commencé à s’équiper d’outils pour le fraisage UGV et en particulier pour l'usinage dur, avec des fraises en carbure monobloc du fabricant japonais MOLDINO (alors MMC HITACHI Tool). Frank Albiez, responsable de la fabrication des moules et des matrices, explique cette évolution : " Nous avons utilisé ces fraises de haute précision pour de plus en plus de zones de cavités, que nous érodions auparavant exclusivement par enfonçage. Au départ, seul le polissage optique léger était destiné à l'électroérosion ". Les machines HSC des premières années n'étaient plus assez précises. La révolution a eu lieu il y a deux ans avec l'achat de la nouvelle Exeron HSC MP11/5 à 5 axes, qui peut donner toute sa mesure en termes de précision et de dynamisme dans le hall tempéré à +/- 2 °C près. " Cet investissement a été motivé par le client ", se souvient Jürgen Klausmann, Directeur général.

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Surface réfléchissante d'un guide de lumière après usinage avec des fraises hémisphèriques en carbure monobloc de la série EPDBEH de MOLDINO.

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Testé et approuvé : Toutes les surfaces réfléchissantes des outils pour l'optique lumineuse sont aujourd'hui produites chez RSD Polytec avec la série de fraises EPDBEH de MOLDINO.

" Il exigeait une très grande précision pour les optiques d’éclairage, ce qui ne pouvait être obtenu par le polissage par érosion utilisé jusqu'à présent". Il a donc fallu également recourir au fraisage, et cela a été possible grâce à la haute précision de la MP11/5. " Pour fraiser des surfaces réfléchissantes, il est nécessaire de travailler à des vitesses maximales et avec une dynamique machine élevée lors de la finition ", explique le directeur de production. "

Ainsi pour les grandes surfaces, il était jusqu'à présent indispensable de travailler avec des outils en double, car leur durée de vie n'était pas suffisante. " Il y avait un décalage lors du changement de la fraise, car elle n’enlevait plus la matière correctement à la fin de sa durée de vie". Jusqu'à présent, ce changement devait être corrigé manuellement, puis l'ensemble des surfaces devait être poli jusqu'à obtenir un brillant parfait. Grâce à leur plus longue durée de vie, il est désormais possible de traiter de grandes surfaces avec une seule fraise, ce qui permet de réduire l’étape du polissage manuel. Néanmoins, il faut toujours faire la part des choses entre les très longues durées de fonctionnement des machines et le travail de polissage manuel : les petites surfaces sont entièrement fraisées jusqu'à obtenir un brillant miroir, tandis que les grandes surfaces sont légèrement repolies afin de réduire les temps de fonctionnement de la machine.

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Les outils ont tout pour briller : caractéristiques des fraises hémisphériques en carbure EPDBEH de MOLDINO : deux arêtes de coupe, chacune avec un angle de dépouille à deux niveaux et le nano-revêtement TH3 innovant.

En effet, le TH3 est une nano couche dont la granulométrie est extrêmement fine. C'est pourquoi l'abrasion des particules du revêtement est beaucoup moins importante qu'avec un revêtement conventionnel. La série EPDBEH couvre une large plage de diamètres allant de 0,1 à 12 mm, pour des longueurs utiles allant jusqu'à 20 x D. Une excellente concentricité des fraises et les tolérances de fabrication extrêmement faibles (comprises entre 3 et 5 μm), sont également déterminantes pour le résultat de l'usinage et la fiabilité du processus.

Le test : un moule multi-cavités

Afin de de constater leur efficacité, les EPDBEH ont été testées sur une application de moule multi-cavités. Ce dernier est utilisé pour l’injection d'une plaque transparente destinée à un composant automobile. Il s'agit d'une cavité d'environ 120 mm x 100 mm et 30 mm de profondeur, avec une tolérance de +/- 0,01 mm et une surface réfléchissante. Le matériau utilisé est du 1.2344 à 52 HRC.

La clé du succès : un nano-revêtement ultrafin

Johannes Zimmermann, optimiseur de processus chez MOLDINO s'occupe de RSD Polytec depuis plus de huit ans. Grâce à ses visites régulières, il connaissait la problématique et a apporté la solution : les nouvelles fraises hémisphériques de la série EPDBEH (Epoch Deep Ball Evolution Hard). Ces outils en carbure monobloc sont dotés de deux arêtes de coupe, chacune avec un angle de dépouille à deux niveaux. Cette géométrie est spécialement conçue pour les aciers durs et très durs jusqu'à 68 HRC. Le premier angle de dépouille stoppe la progression de l'usure. Cette création appelée 'Double Face' par MOLDINO, d'une part améliore la précision des contours et d'autre part minimise l'usure. Associé au nano-revêtement TH3, également nouvellement développé, il permet de multiplier la durée de vie : "Le nouveau revêtement TH3 nous permet d’atteindre des vitesses d’avance nettement plus élevées et sans usure significative. Nous obtenons ainsi une qualité de surface visiblement meilleure", souligne Johannes Zimmermann.

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Avec plus de 200 articles dans une gamme de diamètres allant de 0,1 à 12 mm et une longueur utile pouvant atteindre 20 x DC, cette gamme couvre un large éventail d'applications. Grâce à son revêtement spécial TH3, elle est particulièrement adaptée aux aciers durs jusqu'à 68 HRC.

Le programmeur FAO Stefan Hribar et J. Zimmermann ont optimisé les étapes d'usinage, les conditions de coupe et le choix des outils. La programmation (et la conception) a été élaborée à Bad Säckingen avec le logiciel 3D TopSolid 7 3D. Les tests ont été effectués sur la machine Exeron HSC MP11/5 par l'opérateur Raphael Thoma, avec peu de lubrifiant. "

Auparavant, nous devions procéder à l'ébauche, la pré-finition et la finition, soit trois opérations ", explique M. Hribar. " Avec les nouvelles fraises, une quatrième opération a été ajoutée, à savoir la finition de précision ". Comme précédemment, le fraisage a été réalisé sur 3+1 axes avec un axe B incliné, et l'entreprise basée à Baden a opté pour des fraises hémisphériques d’un diamètre relativement petit de 0,4 mm.

La stratégie de finition dans TopSolid 7 a été conservée, la profondeur de passe a été légèrement réduite au profit de la qualité de surface, tout comme la vitesse d’avance. " En revanche, nous avons nettement augmenté la vitesse de coupe à 51 m/min grâce au revêtement TH3 ". Enfin, le réglage des tolérances sur la CNC Heidenhain a été ajusté et harmonisé avec celui de la FAO.

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Think tank au bureau : le programmeur FAO Stefan Hribar à son poste de travail chez RSD Polytec. Ici, le moule d'une fibre optique est affiché dans TopSolid 7.

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Un bond en avant : Raphael Thoma, opérateur sur le centre d'usinage 5 axes Exeron HSC MP11/5, qui a propulsé l'usinage HSC et les outils MOLDINO vers de nouveaux sommets.

Ceci est d'autant plus remarquable que la matière usinée est du 1.2343 ESU de chez Contura. Cet alliage est produit selon le procédé SLS (fusion sélective au laser) à partir d'une matière première en poudre, y compris des canaux de refroidissement proches du contour. Cette matière est connue pour être difficile à usiner. Frank Albiez conclue : "Sans les nouvelles fraises, un projet comme celui-ci n'aurait pas été réalisable, en tout cas pas à ce niveau de qualité".

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Les moules à injection complexes de grande précision comportant de nombreuses surfaces visibles impose des exigences élevées. L'amélioration de l'efficacité du processus d'usinage peut réduire considérablement les coûts.

Un projet réussi grâce à de nouvelles fraises

Le résultat était plus que convaincant. "Après la finition avec une seule fraise EPDBEH, notre polisseur n'a eu besoin de passer qu’avec la pâte 3-μm et 1-μm - et nous avons obtenu une surface parfaitement brillante, aux dimensions exactes". Après un peu moins de deux heures de fraisage, aucune usure n'était visible sur l'outil. M. Hribar est impressionné par le fait que tout ait fonctionné comme prévu. Cinq passes de polissage impliquant un ponçage avec différents grains ont été éliminées. Auparavant, le polisseur avait besoin de trois heures par cavité alors qu’1 heure suffit maintenant. Pour conclure, l'analyse financière correspondant à cette étape du processus a mis en évidence une économie de près de 30 %.

"Malgré les atouts certains des fraises EPDBEH - nous n'aurions pas atteint notre niveau actuel aussi rapidement sans le support apporté par MOLDINO et l'excellent accompagnement de Johannes Zimmermann", affirme Frank Albiez avec certitude. "Pour le moment, nous usinons toutes les surfaces miroir avec la série EPDBEH". Le responsable de la fabrication des moules montre un projet en cours : un moule pour une fibre optique de surface. "Pour cette surface de miroir relativement grande, nous avons même pu réduire le temps de polissage de moitié ". La surface miroir de la cavité, qui mesure environ 600 mm x 300 mm et a une profondeur de 60 mm, a nécessité sept heures de travail à la fraise hémisphérique de 4 mm de la série EPDBEH. Et malgré une vitesse d’avance de 214 m/min, la fraise n'a montré aucune usure.

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Polissage économisé : ce noyau de moule fraisé en finition miroir est une pièce caractéristique pour laquelle RSD Polytec fait confiance aux outils coupants MOLDINO.

La coopération est la clé du succès !

RSD Polytec

RSD Polytec produit aussi bien sûr des outils pour le groupe RSD. Mais l'essentiel de la production est toutefois axé vers des clients externes, principalement dans le domaine de l'automobile. Des produits techniques, tels que les éléments de fixation et les pièces de conception sophistiquées ou l'optique légère, sont développés et fabriqués en collaboration avec leurs clients. Les moules d'injection de haute précision pour les optiques d’éclairage font partie des compétences clés de RSD Polytec. Au cours des dix dernières années, l'entreprise de Baden s'est forgé une excellente réputation dans ce domaine. "La structure mécanique de ces moules n'est pas particulièrement difficile. Mais la précision dimensionnelle et la surface doivent être vraiment parfaites", souligne le Directeur Jürgen Klausmann. " Nos clients y accordent une importance capitale et s'adressent spécifiquement à nous pour cela. "

www.rsdpolytec.de

Contactez-nous et profitez de notre savoir-faire, nous sommes impatients de vous aider à relever votre défi.

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