Les technologies de motorisation mixtes et l’électromobilité exigent un grand nombre de composants rectifiés de haute précision. Créateur de technologies de rectification de haute qualité, la société Fritz Studer AG basée à Thoune est très bien équipée en ce sens avec ses concepts d’usinage axés sur la productivité et ses rectifieuses de qualité supérieure.

 Contrairement à ce que l’on craignait, le tournant de la mobilité ne provoquera aucun effondrement abrupt de l’activité de production par enlèvement de copeaux. De cela, les spécialistes du constructeur de rectifieuses STUDER à Thoune en sont convaincus. Comme le souligne Sandro Bottazzo, Chief Sales Officer (CSO) chez STUDER, l’éventail de composants à fabriquer va évoluer lentement et continuellement sur plusieurs années voire sur des décennies. Il indique à titre de preuve le nombre attendu de voitures vendues dans le monde et les parts des technologies d’entraînement respectives. «Différentes analyses nous font partir du principe que le moteur atmosphérique continuera d’occuper un créneau important sur de nombreuses années et dans plusieurs régions du monde», indique Sandro Bottazzo.

Au cours des décennies à venir, une multitude de technologies de motorisation cohabiteront. Outre les moteurs électriques uniquement alimentés par batteries, les moteurs diesel à gaz d’échappement épurés, les moteurs à hydrogène, les technologies hybrides combinant un moteur atmosphérique et un moteur électrique ainsi que les tractions électrique avec génération de courant à partir de piles à combustible serviront à motoriser les voitures et camions. Et, qui sait, d’autres technologies de motorisation viendront peut être même s’y ajouter. Pour les entreprises fabricantes, cela continuera de signifier un besoin important en composants de précision pour équiper le train de propulsion. Dont les arbres, essieux, douilles, pignons de transmission et de compresseur, les arbres à cames et les vilebrequins. Par ailleurs, les véhicules autonomes actuellement en cours de développement vont bientôt être produits en séries plus volumineuses. Pour eux, l’industrie automobile aura besoin d’une plus grande diversité de composants précis à produire en grandes séries.

Les techniques d’entraînement efficaces requièrent la plupart du temps des systèmes très complexes. Cela concerne par exemple les motorisations hybrides et électriques capables de récupérer de l’énergie électrique au freinage. Pour l’usinage par enlèvement de copeaux, cela signifie en plus un nombre plutôt croissant de composants à produire, la plupart du temps très complexes. «Cela crée des opportunités supplémentaires. Nous continuerons d’observer le marché avec soin afin de perfectionner nos produits en conséquence», souligne Sandro Bottazzo. Parmi les applications déjà connues aujourd’hui en matière de techniques de rectification innovantes figurent des composants pour transmissions CVT (mises en œuvre surtout dans les motorisations hybrides), les arbres de rotor et de transmission pour moteurs électriques, les arbres de turbocompresseur, arbres de compresseur pour piles à combustible, les arbres et soupapes pour moteurs à hydrogène, les transmissions à broche filetée pour directions électriques ainsi que différents types d’outils précis pour usiner économiquement les carters de moteurs électriques.  Il est à prévoir que ces derniers connaîtront une nette croissance.

Comme le signale Sandro Bottazzo, la société Fritz Studer AG propose, pour les composants précités, des technologies de rectification fiables et sûres durant les processus. Sur une transmission CVT par exemple, il faut rectifier l’arbre primaire et l’arbre secondaire (shafts). L’opération réussit avec un haut degré de précision, en des temps d’usinage et de passage très courts sur rectifieuses de marque STUDER S41, et en un seul serrage chaque fois. Même les gorges servant de piste aux billes dans les arbres, et aussi dans les alésages des poulies (sheaves), peuvent être rectifiées en un seul serrage. Sur la rectifieuse S41 est utilisée dans ce but une broche verticale montée sur l’axe Y éprouvé. Lors de la rectification de très haute précision des pistes à billes dans les poulies (sheaves), le travail a lieu avec une unité spéciale développée par STUDER. La rectification en un seul serrage, associée à des séquencements entièrement automatisés, veille à une fabrication particulièrement économique. Ces séquencements concernent le (dé)chargement et le mesurage des pièces ainsi que la régulation adaptative des processus de rectification. C’est cette régulation surtout qui contribue au très haut niveau de précision et de sécurité du processus. À ce sujet, Sandro Bottazzo souligne que: «Les entreprises de production reçoivent de STUDER des installations complètes incluant toutes les composantes harmonisées entre elles».

Les directions électriques spécialement requises pour les véhicules à conduite autonome fonctionnent avec des barres filetées rectifiées à un très haut niveau de précision. Le mouvement de direction est commandé via des billes circulant dedans. Ces «filetages à billes» sont avantageusement rectifiés dans la masse sur rectifieuses STUDER. Comparé à d’autres technologies d’usinage on obtient ainsi, à temps d’usinage comparables, une qualité superficielle nettement meilleure. L’avantage qui en découle: des bruits de direction plus faibles et une durée de vie radicalement plus longue de la transmission de direction. Pour le dressage, on utilise l’unité de dressage WireDress^® (électroérosion du profil), un développement en exclusivité STUDER. WireDress^® crée de toutes nouvelles possibilités de rectification avec des meules CBN à liant métallique et des meules diamantées : Cette technologie de dressage intégrant l’électroérosion permet non seulement de minimiser considérablement les temps morts, elle autorise le dressage de liants métalliques frittés dans la rectifieuse avec une précision extrême et à la pleine vitesse de fonctionnement.

Les piles à combustibles ont besoin de compresseurs à entraînement électrique capables de tourner à de très hautes vitesses. Les arbres et meules incorporés dedans doivent donc être fabriqués avec une haute précision. En outre, ils se composent de matériaux difficiles à usiner. Dans ce but, STUDER a réalisé son propre concept de rectification. Sur la rectifieuse circulaire S41, les arbres peuvent être préusinés à de hautes vitesses par écroûtage. Les meules CBN sont dressées à l’aide de la technologie WireDress^® développée en exclusivité par STUDER. Grâce à une contre-poupée synchronisable, les rectifieuses circulaires universelles peuvent recevoir de manière fiable des composants de différentes dimensions.

Les moteurs atmosphériques de petite taille, performants et particulièrement efficaces sont réalisables uniquement à l’aide de turbocompresseurs. Ces derniers ne fonctionnent toutefois que lorsque le débit et la pression des gaz d’échappement sont suffisants, donc lorsque le moteur atmosphérique tourne à des régimes suffisamment hauts. C’est à partir de ce moment-là seulement que les compresseurs peuvent générer la pression requise pour refouler des quantités accrues d’air de combustion dans les cylindres. En Suisse germanophone, un débit et une pression d’air insuffisants à bas régime moteur sont couramment appelés «trou de pression» (Turboloch).  Pour l’éviter ou le réduire, les constructeurs de moteurs misent de plus en plus sur les e-boosters ainsi nommé, donc sur des turbocompresseurs à entraînement électrique. Les arbres moteur qu’ils intègrent sont avantageusement rectifiés sur des rectifieuses circulaires universelles dont par exemple la S31 STUDER. L’arbre du rotor est d’abord rectifié au niveau du diamètre et des épaulements. Cela requiert un moyen de serrage spécial pour entraîner la pièce. Après la rectification a lieu la fixation des aimants. Une douille en alliage de titane est ensuite sertie sur les aimants. Il faut maintenant rectifier l’extérieur de la douille pour lui conférer un diamètre précis. Cela est avantageusement réalisé sur une rectifieuse circulaire universelle S33.

Sandro Bottazzo poursuit et explique qu’en raison de l’électromobilité croissante, ce sont surtout les outils, au-delà des composants véhicule proprement dits, qui requièrent des rectifications d’une haute précision. STUDER a développé un concept adapté également à cette fin. Pour atteindre les niveaux de précision requis, la rectifieuse STUDER correspondante est équipée d’un système LaserControl^TM de mesurage en cours de processus. Ce système opère par la voie optique donc sans contact physique. La régulation adaptative «Closed Loop Process» pilote l’opération de rectification.

A propos du potentiel des technologies de rectification, Sandro Bottazzo se réfère également au salon GrindingHub programmé à Stuttgart du 17 au 20 mai 2022. Sur le stand groupé UNITED GRINDING, STUDER va présenter des technologies de rectification également adaptées pour rectifier de façon économique et efficace les pièces déjà connues et celles qui s’adjoindront à elles tout autour de l’électromobilité. Sandro Bottazzo «Nous nous réjouissons vivement du GrindingHub tout proche. Nous avons la conviction que ce salon deviendra le nouveau pôle de rencontre sectoriel des constructeurs de rectifieuses. Pour souligner cela, nous exposons nos nouveautés en groupe sur plus de 1200 m². Venez nous voir et laissez-vous surprendre! ».

Lors du salon GrindingHub, UNITED GRINDING va dévoiler des nouveautés le premier jour du salon, le 17 mai 2022 à 10h00, dont une nouvelle rectifieuse circulaire STUDER adaptée à l’électromobilité.