Des solutions algorithmiques pour fabriquer des pièces de forme quelconque
L'objectif principal du projet GEMS, financé par l'UE, était de répondre au besoin de l'industrie de fabriquer ces pièces en grand nombre et de manière économique, tout en satisfaisant la demande des consommateurs pour des conceptions uniques utilisées en architecture et dans d'autres domaines. Les surfaces de forme quelconque (ou libre) sont dépourvues de dimensions radiales fixes, contrairement aux surfaces régulières telles que plans, cylindres et surfaces coniques. Le terme de forme libre désigne des pièces comme des aubes de turbines, des carrosseries de voitures et des coques de navire. Les surfaces de forme libre ont d'abord été utilisées par l'automobile et l'aérospatiale, mais elles sont aujourd'hui couramment utilisées dans tous les domaines de la conception technique, depuis l'industrie jusqu'à la grande consommation en passant par le génie civil. «Les pièces de forme libre sont de plus en plus prisées dans de nombreux domaines de la fabrication, car elles élargissent les possibilités», explique le Dr Marc Stautner, de la société allemande ModuleWorks, coordinateur du projet GEMS. «L'une des principales difficultés a été d'adapter le processus de fabrication afin de produire ces pièces de manière économique et rapide.» La modélisation des pièces de forme libre par CAO (conception assistée par ordinateur), permet de créer des formes esthétiques pour l'architecture et le secteur du design, et de réaliser des surfaces techniques pour divers produits. Dans le secteur industriel, aucune méthode systématique ne permet toutefois de reproduire de manière fidèle des surfaces lisses de forme libre à l'aide de pièces faciles à fabriquer. Pour combler cette lacune, le projet GEMS a commencé par examiner les surfaces générées par le mouvement de divers outils de fraisage. À partir de ces données, l'équipe a divisé les surfaces de forme libre en segments pouvant être fabriqués grâce à l'insertion d'un code algorithmique commun dans des logiciels de type CAO. «Pour être utiles, nos résultats mathématiques devaient être exprimés en termes de processus de fabrication, tels que fraisage à commande numérique, découpe de polystyrène expansé ou création de moules à partir d'une séquence de courbes simples», explique M. Stautner. «Quel que soit le domaine, architecture ou fabrication, l'efficacité de la production passe par la résolution d'un ensemble commun de problèmes mathématiques géométriques.» L'équipe a abordé ce défi par la collaboration, en impliquant des partenaires industriels ainsi que des experts en sciences et en mathématiques. La réussite du projet reposait en effet sur sa capacité à réunir des experts d'horizons très divers. L'équipe a ainsi fait appel à un grand éditeur de logiciels de CAO, à des universitaires spécialisés en géométrie, à un centre de renommée internationale spécialisé dans la conception géométrique assistée par ordinateur, à une start-up des hautes technologies experte en calcul géométrique pour l'architecture et la fabrication, et à un développeur de solutions informatiques d'usinage sur cinq axes. La recherche a été financée par la Commission européenne dans le cadre des actions Marie Curie (Industry-Academia Partnerships and Pathways). «Ce projet a également été très bénéfique pour nos employés», ajoute M. Stautner. «Il leur a permis d'être détachés successivement auprès de plusieurs partenaires, et de développer ainsi leurs compétences.» M. Stautner souligne aussi que certaines des solutions mises au point pourraient poser les bases de recherches futures et ouvrir de nouvelles opportunités commerciales. Le projet vient de commercialiser une nouvelle solution de production de surfaces de forme libre par swarfing (réalisation de copeaux) et plusieurs autres devraient suivre. «Les liens solides établis entre tous les partenaires pendant la durée du projet serviront de base pour des recherches futures», indique M. Stautner. Le projet GEMS de quatre années s'est achevé fin mai 2016. Pour plus d'informations, veuillez consulter: site web du projet GEMS
Pays
Allemagne