CONCEPTION D'UNE BROCHE A ULTRA-HAUTE VITESSE
Un des axes de recherche de l'institut COMATEC porte sur le développement de rotors à ultra-haute vitesse. Un projet actuel, intitulé Micro-usinage à haute dynamique (MUHD), est dédié à la conception d'une broche à ultra-haute vitesse.
Ce projet de recherche appliquée est dirigé par le Prof. Alain Schorderet de la HEIG-VD. Il est mené en collaboration avec le Prof. François Gallaire du Laboratoire de mécanique des fluides et instabilités (LFMI) de l'EPFL et la société POSALUX SA, partenaire industriel.
Le but de cet ambitieux projet est de développer une broche à haute fréquence pour le micro-usinage avec des outils de diamètres allant de 50 à 500 microns, en particulier pour le domaine du perçage des circuits imprimés et des substrats qui comportent des perçages inférieurs à 100 microns. Le projet est soutenu par la Commission pour la Technologie et l'Innovation (CTI).
Par rapport aux performances actuelles avec des broches dont la vitesse plafonne depuis 5 ans à 300.000 tours par minute, les gains de productivité visés sont de 30% et l'augmentation de la durée de vie des outils de 25% pour les diamètres inférieur à 100 microns.
Un concept machine capable de valoriser les nouvelles performances de la broche à haute fréquence sera conçu en fonction du développement de la nouvelle broche dont la taille et la masse en mouvement seront réduites.
Les chiffres :
- Vitesse de rotation maximum : 800.000 tours par minute soit plus de 13.300 tours par seconde !
- Micro-perçage : diamètre 50 microns
- Fréquence de perçage : > 25 Hz
- Contrôle actif de stabilité dynamique
- paliers aérodynamiques
Travaux et résultats obtenus en 2012 :
- Développement des codes de calcul EF spécifiques (fluide EF paliers aérodynamiques, dynamique structurelle)
- Conception du prototype v1 de broche 600.000 tours par minute, fabrication
- Conception, fabrication et montage du banc de test
Travaux et résultats obtenus en 2015 :
- Validation expérimentale du prototype de broche v2 à la vitesse nominale de 500’000tpm
- Vitesse de rotation maximale atteinte : 600'000 tpm
- Validation expérimentale du prototype de serrage d’outil en micro-perçages à 500'000 tpm
- Succès lors de tests de micro-perçage en condition semi-industrielle 2 axes
- vitesse de rotation : 500'000 tpm
- diamètre de perçage : 100 microns
- cadence de perçage : 21 Hz (21 trous par seconde)
- accélération de l’axe de perçage : 4 g
