Evaluation du potentiel de la technologie de lubrification cryogénique supercritique (Supercryo)

Evaluation du potentiel de la technologie de lubrification cryogénique supercritique

Introduction
La lubrification cryogénique supercritique est une technologie relativement peu connue en Suisse, malgré son grand potentiel, et les derniers développements autour de la technologie du CO2 supercritique ont suscité beaucoup d’intérêt dans le milieu de l’usinage. Les avantages de cette technologie par rapport à d’autres technologies cryogéniques comme l’azote liquide ou le CO2 liquide sont multiples. Par exemple, elle est beaucoup plus simple à maîtriser, car le mélange reste supercritique jusqu’à la sortie de l’outil (où il devient gazeux) et permet ainsi de ne pas avoir de risque de gel dans les zones de changement de direction ou de différence de sections dans les conduits traversant la machine. De plus, cette technologie peut se combiner avec la lubrification traditionnelle en permettant d’ajouter de l’huile dans le mélange. Cependant, les inconvénients sont les hauts coûts d’installation, les coûts d’exploitation (Co2) et le fait qu’elle est protégée par des brevets appartenant à une société américaine (Fusion Coolant).

But du projet
Le but du projet consiste à déterminer le gain potentiel en productivité et en réduction des coûts (potentielle économie dans le nettoyage post-usinage, et potentielle augmentation de la durée de vie des outils combinée avec un gain sur le temps de cycle grâce à une augmentation des avances), tout en ne péjorant pas la qualité d’usinage. Le projet vise aussi à trouver et valider des outils pour l’usinage microtechnique (<2mm de diamètre) avec un comparatif des différentes technologies d’outils, ainsi que d’évaluer les applications pertinentes pour cette technologie. L’analyse prendra en compte le thème de durabilité, thème incontournable à nos jours.

But du préprojet
Le but du préprojet consiste à faire une série d’essais d’usinage (notamment fraisage et perçage) dans les aciers inox. Nous proposons de travailler avec l’expert académique KSF équipé avec cette technologie et qui a déjà réalisé des tests d’usinage avec du titane pour les applications médicales. Ce choix est en rapport avec l’équipement disponible pour les essais de faisabilité (avec broche pour arrosage au centre). Ce point n’est pas définitif si d’autres institutions peuvent proposer des prestations équivalentes. Ce mandat comprendrait 20 jours d’essais, plus 5 jours de mesures et d’analyses. Les différentes mesures se feront comme suit : les forces avec une table Kistler, l’usure d’outil avec un microscope, la qualité de surface (rugosité) par des moyens tactiles ou optiques, et les bavures par moyens optiques. Les outils seront choisis en fonction de la pertinence du projet (micro-usinage), en privilégiant ceux d’ARCM actifs dans le projet.

De plus, nous rassemblerons les différents intéressés afin de mutualiser l’évaluation des avantages et inconvénients de cette technologie en faisant une étude de l’état de l’art. Il s’agit d’analyser les solutions existantes et d’étudier si ces solutions sont utilisables pour les usinages de précision. Des sociétés (de la région et d’ailleurs) ont déjà une certaine expérience avec cette technologie et pourront nous donner un premier retour d’expérience.

L’impact de la lubrification est aussi un élément clé dans l’évaluation de la pr

oductivité. Ainsi, le préprojet évaluera l’importance de la façon de lubrifier (par le centre de l’outil, par l’extérieur, ou en périphérie de l’outil).
Pour finir, le préprojet servira à préparer une roadmap des développements communautaires les plus importants ainsi qu’à chercher les bons partenaires et le financement adéquat. Cette étape nous permettra d’identifier les matériaux (aciers, titane, métaux précieux, laiton sans plomb, etc.), les procédés (fraisage, perçage profond, tournage, etc.) et les machines les plus pertinents pour cette technologie, servant de base pour les différents WPs d’un potentiel projet.
Préprojet et droit exclusif au projet

L’objectif du préprojet est de minimiser le risque des entreprises intéressées afin qu’elles puissent valider si l’approche d’ARCM, les partenaires et la technologie peuvent répondre aux vraies attentes de l’industrie.

ARCM se chargera du préprojet en réalisant une étude de l’état de l’art et chargera ponctuellement des partenaires industriels ou académiques comme la HES-SO, l’ETHZ, ou d’autres pour la réalisation de certaines évaluations ou essais. Nous proposons que le prof. Dr.-Inf. Bahman Azarhoushang, de l’université de Furtwangen et directeur du centre KSF (Kompetenztentrums für Spanende Fertigung) et du IFC (Innovations- und Forschungs Centrum) réalise les essais. Il s’agit de l’expert académique le plus proche de chez nous (il n’y a pas en Suisse) qui est équipé d’un centre d’usinage GF-Mill S 400 UCNC avec système cryogénique supercritique.

Les participants au préprojet auront le droit prioritaire de participer au projet et à sa définition. Les sociétés souhaitant rejoindre le projet (sans avoir participé au préprojet) devront payer une indemnité d’au moins le coût de participation de chaque entreprise ayant pris part au préprojet, cette indemnité sera définie avec les membres du consortium du préprojet (voir art. 8).

Intérêt pour les participants au préprojet et projet
• Réaliser des essais pertinents dans des matières intéressantes
• Élaborer et chiffrer les différents scénarios d’intégration de la technologie supercritique
• Réduire le risque lié à un potentiel achat d’une infrastructure relativement chère.
• Recevoir un état de l’art orienté machine de précision adapté au micro-usinage
• Formuler le cahier des charges commun d’une potentielle suite de projet basé sur les besoins spécifiques des intéressés, notamment en priorisant les matériaux et machines à tester
• Évaluer si les nouvelles solutions de lubrification cryogénique permettent de produire plus efficacement en maintenant le niveau de précision
• Comprendre si les outils et composants de la machine existants sont compatibles avec cette nouvelle technologie et quelle marge d’optimisation existe

Sociétés intéressées
• Fabricants de machines
• Fabricants de produits et sous-traitants
• Fabricants d’outil de coupe, composants de machines et accessoires
• Spécialistes en lubrification
• Instituts de recherche en usinage, mécanique de fluides et dynamique de machines

Financement du préprojet et projet
ARCM finance les travaux par une souscription ouverte auprès de ses membres. Les membres souscripteurs constituent un consortium d’entreprises partenaires du projet qui disposeront des résultats et seront libres de les utiliser pour leurs propres développements.

Le préprojet est nécessaire également pour estimer le budget d’une potentielle suite de projet, et analyser les différentes options de financement, soit privé (industriel), soit publique (cantonal, Innosuisse, etc.) ou publico-privé. La participation au préprojet n’engage pas les sociétés à devoir s’inscrire à la suite du projet.
Le montant levé sera utilisé pour la réalisation de l’étude de l’état de l’art, pour consulter les experts et pour d’autres mandats nécessaires.

Pour participer au préprojet, ARCM demande une contribution qui varie en fonction de la taille de la société. Une contribution de 10’000.- CHF sera demandée aux grandes sociétés (>500 employées). Pour les moyennes sociétés (entre 25 et 500 employées), leur contribution est de 5’000.- CHF et pour les petites sociétés (<25 employés) de 2’000.- CHF. Votre participation vous garantit de recevoir et participer à l’offre du projet et la possibilité de pouvoir vous y inscrire sans indemnités supplémentaires.

Délais
Nous proposons le déroulement suivant :
• Jusqu’au 15 mars 2022 : discussion (par téléphone) et acceptation du préprojet
• Avril-juin 2022 : déroulement du préprojet
• Fin juin 2022 : résultats disponibles et décision si suite de projet

Comment participer ?
Vous avez jusqu’au 15 mars pour déclarer votre intérêt au préprojet. Il ne pourra démarrer seulement s’il y a plusieurs sociétés inscrites couvrant un montant minimal de 30’000 CHF. La proposition de préprojet sera diffusée auprès des membres actuels ARCM et auprès d’entreprises susceptibles de devenir membres s’ils souhaitent souscrire au préprojet. Pour confirmer votre engagement, veuillez envoyer un email à bernat.palou@arcm.ch.

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