Introduction

Lors de mon stage chez AEM, une entreprise marocaine spécialisée dans la fabrication mécanique pour l' industrie alimentaire, j'ai eu l'opportunité de participer à un projet qui combinait parfaitement précision de conception, simulation numérique et usinage pratique pour la production d'un moule multicavité à l'aide Mastercam.

Ce projet représentait bien plus qu'un simple défi technique ; il s'agissait d'un véritable parcours d'apprentissage, faisant le lien entre la théorie apprise en cours et la pratique. J'ai ainsi découvert comment les logiciels de fabrication numérique accompagnent chaque étape du processus d'usinage, de la planification et la génération des trajectoires d'outils à la simulation et la production physique.

Comprendre le projet

L'objectif était de concevoir et d'usiner un moule multicavités destiné aux équipements de transformation alimentaire. Ces moules exigent exceptionnels, une répétabilitéet un état de surface afin de garantir une qualité de produit constante lors de la production en série. Même la plus infime variation dimensionnelle peut affecter l'ajustement et le fonctionnement du produit final, ce qui rend la précision absolument essentielle.

Avant toute opération d'usinage, j'ai commencé par analyser le modèle CAO 3D afin de comprendre l'objectif de conception, les tolérances géométriques et les exigences de surface. Cette étape a permis de définir le processus de fabrication du moule, notamment les types d'outils, l'ordre d'usinage et les procédés de finition nécessaires.

Figure 1 : Modèle 3D du moule multicavité

Configuration du flux de travail dans Mastercam

Une fois la conception analysée, j'ai importé le modèle CAO dans Mastercam afin de préparer la stratégie d'usinage. Les premières étapes ont consisté à définir les dimensions de la pièce brute, à établir le système de coordonnées de travail (SCT)et à planifier un flux de travail efficace pour optimiser le temps d'usinage et la précision.

MasterCamLa flexibilité de l'ébauche, la semi-finitionet finition . Chaque étape a été soigneusement simulée afin de visualiser le mouvement de l'outil et de garantir l'absence de collisions ou de déplacements inutiles.

L'une des fonctionnalités les plus performantes que j'ai utilisées est la technologie Dynamic Motion. Elle optimise le contact de l'outil avec le matériau, réduisant ainsi l'échauffement et prolongeant la durée de vie de l'outil tout en maintenant une alimentation en copeaux constante. Grâce à cette fonctionnalité, j'ai pu ajuster avec précision les vitesses d'avance et les paramètres de coupe pour une efficacité maximale.

L' environnement de simulation s'est révélé une étape essentielle du processus. Il a permis de réaliser un essai virtuel de l'ensemble de la séquence d'usinage, ce qui a contribué à identifier les erreurs potentielles et m'a permis d'effectuer des ajustements basés sur les données avant de générer le code G.

Figure 2 : Simulation de la trajectoire d'outil MasterCam

Processus d'usinage chez AEM

Après avoir vérifié toutes les trajectoires d'outil, j'ai transféré le code G à la fraiseuse CNC de l'atelier d'AEM. La phase d'usinage a été divisée en plusieurs étapes clés, chacune avec des objectifs et des outils spécifiques :

• Préparation : Aplanir et nettoyer la surface supérieure du matériau brut.

• Ébauchage et dégrossissage : pour enlever efficacement la majeure partie du matériau tout en conservant une marge de sécurité pour la finition.

• Contour et finition 3D : pour définir la géométrie détaillée de la cavité et obtenir la texture de surface requise.

• Perçage et taraudage : pour préparer des trous précis pour l’assemblage et les broches d’éjection.

Durant chaque phase, j'ai vérifié en continu les résultats à l'aide d'outils de mesure de précision tels que des pieds à coulisse et des micromètres afin de garantir que les tolérances étaient conformes aux spécifications.

Figure 3 : Configuration de la machine CNC avec pièce à usiner

Figure 4 : Processus d'usinage lors de l'étape de finition

Ce cycle répétitif d'usinage et de validation a permis de comprendre clairement comment même des ajustements mineurs de la trajectoire de l'outil ou de la vitesse peuvent influencer la qualité de surface et la précision dimensionnelle.

Surmonter les défis

Comme tout projet concret, celui-ci a comporté son lot de défis.

Le premier défi majeur a consisté à optimiser les transitions de trajectoire d'outil entre les cavités. Des mouvements rapides pouvaient augmenter le temps de cycle ou engendrer des collisions d'outils. En ajustant la liaison des trajectoires et les paramètres de rétraction, j'ai réussi à créer des transitions plus fluides, réduisant ainsi le temps d'usinage à vide et améliorant l'efficacité globale de la machine.

Le second défi concernait l'évacuation des copeaux lors de l'usinage de poches profondes. Les copeaux avaient tendance à s'accumuler, ce qui affectait la finition et augmentait parfois l'usure de l'outil. J'ai résolu ce problème en optimisant les profondeurs de passe et en améliorant le flux de liquide de refroidissement, ce qui a permis une meilleure gestion thermique et une meilleure intégrité de la surface.

Ces solutions ont non seulement permis d'éviter d'éventuels dommages aux outils, mais ont également amélioré de manière significative la productivité et la qualité de surface, démontrant ainsi à quel point de petites optimisations de processus peuvent être cruciales pour obtenir des résultats professionnels.

Résultats et réalisations

À la fin du projet, le moule a été usiné avec succès et répondait parfaitement aux spécifications dimensionnelles et de surface requises. La pièce finie présentait une excellente précision et le processus d'usinage s'est avéré très efficace.

Grâce MasterCam, j'ai pu réduire le temps d'usinage d'environ 20 %, tout en préservant la durée de vie des outils et la qualité des pièces. La constance entre les différentes cavités a confirmé la réussite du flux de travail et la fiabilité des paramètres de processus choisis.

Figure 5 : Moule usiné final – vues de dessus et de côté

Cette expérience m'a permis de mieux comprendre le lien entre la préparation numérique et l'exécution physique. Chaque décision relative à la trajectoire d'outil prise dans Mastercam s'est directement répercutée sur la qualité de la pièce usinée, prouvant ainsi que la véritable précision de fabrication commence bien avant le démarrage de la machine.

Principaux enseignements tirés

Ce projet a permis de renforcer plusieurs leçons clés qui, je crois, sont précieuses pour tout aspirant ingénieur de production :

• Mastercam est bien plus qu'un simple outil de programmation. C'est un environnement numérique complet qui relie la conception à l'exécution de l'usinage.

• L'optimisation des trajectoires d'outils et des paramètres de coupe a un impact direct sur la productivité, la finition de surface et la durée de vie des outils.

• Les projets d'usinage concrets constituent le meilleur moyen de relier les connaissances théoriques à la résolution pratique de problèmes, où même de petites décisions peuvent conduire à des gains de performance significatifs.

Conclusion

Travailler sur le projet de moule multicavité chez AEM a été une expérience déterminante dans mon parcours d'ingénieur en mécanique. Cela m'a démontré à quel point les outils de fabrication assistée par ordinateur (FAO) comme Mastercam sont puissants et essentiels dans les industries de précision d'aujourd'hui.

De la simulation à l'usinage réel, chaque étape a exigé une grande attention aux détails, de la créativité et un esprit de résolution de problèmes. Ce projet a non seulement perfectionné mes compétences techniques, mais a aussi renforcé ma passion pour la fabrication numérique, où précision, efficacité et innovation s'unissent pour transformer les idées en produits concrets et de haute qualité.

• Auteur
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Youness Oubnai

Technicien en génie mécanique chez AEM Ait Melloul Electromécanique

Youness Oubnai est technicien spécialisé en génie mécanique, plus précisément en études et méthodes de fabrication mécanique. Il effectue actuellement un stage chez AEM Ait Melloul Electromécanique, où il met en pratique son expertise technique dans les procédés d'usinage et de production.

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