Assurance qualité dans la fabrication de moules Une presse à rectifier chinoise garantit la qualité des outils

Lors de la finition d'outils de moulage complexes, le matriçage reste indispensable. HPF a choisi pour cela une presse de matriçage du fabricant chinois SXKH, équipée de composants de commande européens. L'avantage : une qualité européenne à un prix chinois.

Dans la fabrication de moules d'injection de haute précision destinés aux secteurs médical, de l'hygiène et de l'automobile, même les simulations FEM les plus modernes atteignent leurs limites thermiques et mécaniques. En particulier dans le cas des outils destinés à des applications à haute température utilisant du PEEK ou des thermodurcissables, ainsi que dans celui des moules à plusieurs cavités avec injection directe par canal chaud, les mécanismes de coulisseaux complexes et les dilatations thermiques influencent le comportement à la fermeture.

La saisie mathématique de l'ensemble des paramètres de correction s'avère souvent chronophage dans le cadre de l'exploitation quotidienne. L'ajustement itératif dans des conditions d'utilisation proches de celles du processus reste donc la méthode la plus fiable pour garantir la précision dimensionnelle et la qualité de surface requises avant le premier contrôle.

Chez HPF, un fabricant d'outils et une entreprise de moulage par injection située à Großdubrau, dans l'est de la Saxe, on fabrique des outils et des produits destinés à toute une série de secteurs très variés, allant de l'automobile aux technologies médicales et d'hygiène. L'entreprise s'est forgé une solide réputation en tant que fournisseur complet de pièces et d'ensembles complexes. En ce qui concerne le parc de machines, les responsables s'approvisionnent généralement en produits allemands ou, à tout le moins, européens. Il est donc d'autant plus remarquable qu'ils misent sur la presse à emboutir HMG 70XS1510 du fabricant chinois SXKH pour l'assurance qualité et la finition des outils.

Une gamme complète de services de fabrication

Fondée en 1990 en tant qu'atelier d'affûtage d'outils, HPF est synonyme de haute qualité. Depuis ses débuts, cette entreprise familiale s'est développée pour devenir aujourd'hui un spécialiste très sollicité dans le domaine des outils et composants de petite à moyenne taille. Un exemple actuel en est un moule à 32 canaux chauds avec injection directe dans le canal chaud, destiné à la fabrication d'articles cylindriques à usage médical et d'hygiène. 

« Nous fabriquons des composants très variés », explique Clemens Menzel, responsable de la gestion de projets chez HPF. « Pour nos clients, nous prenons en charge l’ensemble de la chaîne de processus, du développement au produit fini. Notre activité s’étend à tous les secteurs. Nos clients proviennent des secteurs les plus divers, notamment de la technologie médicale, de l’industrie de l’hygiène, de l’industrie automobile et du secteur de l’emballage. »

La gamme de prestations s'étend de la fabrication d'outils simples à celle d'outils de moulage par injection à plusieurs cavités, en passant par la construction d'outils d'estampage et de formage ainsi que la fabrication de composants. L'une des compétences particulières de l'entreprise réside dans la fabrication de moules d'injection à plusieurs cavités avec injection directe par canal chaud pour les pièces à parois minces destinées à l'industrie médicale et à l'hygiène.

« De plus, nous développons et fabriquons des moules d'injection et des outils de pressage destinés à la transformation de plastiques haute performance exigeants, tels que le PEEK et les matériaux thermodurcissables », ajoute Menzel. « Depuis un certain temps déjà, nous nous consacrons également à la conception de solutions d’outillage pour la transformation de plastiques d’origine biologique et biodégradables. » 

Cette entreprise familiale, en tant que prestataire global, propose aujourd'hui une large gamme de services – allant du développement et de la conception à la fabrication de moules d’injection et d’outils à emboîtement, en passant par la production en série de pièces en plastique sur désormais 15 presses à injection d’une force de fermeture comprise entre 25 et 180 tonnes.

Un parc de machines à la pointe de la technologie

Pour la fabrication, HPF dispose d’un parc de machines performant à la pointe de la technologie. Du tournage au fraisage et à l’électroérosion, en passant par le découpage laser 3D de contours, toutes les technologies pertinentes sont disponibles en interne ; de nombreuses machines sont automatisées. Ainsi, le fraisage des électrodes en graphite et l'électroérosion s'effectuent en grande partie sans intervention humaine. « Ce n'est que pour le durcissement que nous devons confier les pièces à un sous-traitant », explique Menzel. « Dans la fabrication d'outils, au moins trois à quatre collaborateurs sont affectés à chaque technologie, ce qui nous garantit une pleine capacité d'action. »

Les responsables ne cessent de développer leur parc de machines et l'adaptent en permanence aux dernières avancées techniques. Lors de l'acquisition de nouvelles machines ou du remplacement de celles existantes, les habitants de la Haute-Lusace font généralement appel à des fabricants allemands, ou tout au moins européens. « Nous nous assurons ainsi que, en cas d’intervention, les trajets sont courts et que les pièces de rechange sont disponibles sur place », souligne Menzel. « Cela nous a toujours très bien réussi par le passé. »

Première machine destinée à HPF en provenance de Chine

Dans ce contexte, le choix de la nouvelle presse à encre est d’autant plus surprenant : « Nous avons opté pour une presse à encre HMG 70XS1510 du fabricant chinois SXKH », explique Menzel. « Nous avons de bonnes raisons de miser sur une presse chinoise pour ce poste clé. »

En effet, chez HPF aussi, ils doivent faire face à des défis économiques. « Désormais, certains donneurs d’ordre nous imposent même de faire fabriquer une partie de la commande en Chine », rapporte Menzel. « Nous sommes en mesure de le faire : nous connaissons très bien nos partenaires en Chine depuis de nombreuses années et savons exactement ce dont ils sont capables et quelle qualité nous pouvons attendre d’eux en toute confiance. Ce sont tous des partenaires que nous connaissons personnellement depuis des années et qui possèdent le niveau technique et les connaissances nécessaires pour fournir la qualité requise. »

La qualité d'une simulation dépend de celle de ses données

La décision d'investir dans une presse à retoucher est souvent très difficile à justifier d'un point de vue économique. Elle est nécessaire pour mettre les outils en condition de production et pour garantir la qualité, mais elle ne produit pas de pièces en soi.  Dans de nombreuses entreprises, les presses à retoucher sont loin d’être utilisées à pleine capacité et restent pratiquement inutilisées la plupart du temps. De plus, une grande partie du travail de correction peut aujourd’hui être remplacée par des simulations intelligentes. 

« Beaucoup – mais pas tout », souligne Menzel. « Nous fabriquons notamment des outils destinés à des applications à haute température. Pour simuler le comportement de ces outils face à d’importants écarts thermiques, il faudrait d’abord identifier, collecter ou calculer tous les paramètres pertinents pour la production afin de pouvoir réaliser une simulation valable. C’est particulièrement vrai lorsque, par exemple, des tiroirs viennent accroître la complexité des outils. » 

Collecte fastidieuse de données

Bien sûr, on pourrait, en y consacrant les efforts nécessaires, recenser tous les paramètres pertinents. Même si l’usinage mécanique des différents composants d’un outil, comme chez HPF, s’effectue dans des conditions contrôlées et climatisées et que les géométries sont donc connues avec précision, leur interaction donne souvent lieu à de nouvelles découvertes. Recueillir les valeurs correspondantes représente souvent un véritable défi.

Dans de nombreux cas, cela s’avère beaucoup trop fastidieux et chronophage au quotidien ; c’est pourquoi, notamment lorsque les exigences en matière de précision dimensionnelle et de qualité de surface sont élevées, mais aussi pour les moules comportant des coulisseaux et d’autres composants mobiles, le « Tuschieren » (ajustement manuel) associé à des cycles de correction itératifs constitue souvent la voie nettement plus rapide et plus rationnelle vers la précision. En effet, dans de nombreux cas, on ne peut se passer de l’expérience des outilleurs pour évaluer et apporter des corrections à la main lors de la phase finale, avant le passage à la presse à injection.

L'application est rapide et précise

La finalisation d'un moule est un facteur de coût qui se répercute sur les prix facturés au donneur d'ordre. L'investissement doit donc être en adéquation avec les avantages escomptés. C'est précisément dans le cas des moules qui présentent un comportement complexe lors du moulage par injection que les essais de moulage dans des conditions d'utilisation quasi réelles – par exemple avec des moules chauffés jusqu'à la température d'origine pour la mise en œuvre de plastiques haute température – peuvent fournir rapidement et facilement des informations précieuses pour une utilisation ultérieure en production en série.

« Nous disposions déjà d’une petite presse à calandrer dans nos locaux, mais nous recherchions une installation plus grande, capable non seulement d’effectuer des opérations simples d’ouverture et de fermeture, mais aussi d’effectuer, par exemple, des tirages de mandrin sans groupe auxiliaire », explique Menzel. « Elle devait en outre être à la pointe de la technologie en matière de sécurité. Il va sans dire qu’elle doit garantir un parallélisme très précis. »

Conception ergonomique et format compact

Les outilleurs ont renoncé à installer un plateau tournant, destiné par exemple au moulage d’outils à plusieurs composants. Si nécessaire, ils prévoient de déplacer les outils à la main. « Outre les caractéristiques fonctionnelles et de sécurité, ce qui était particulièrement important pour nous, c’était l’ergonomie du travail sur la presse », explique Menzel. « Cela signifie que la table inférieure doit pouvoir être retirée de la presse et basculée ; la table supérieure doit également pouvoir être positionnée de manière à ce que l'outilleur puisse accomplir ses tâches confortablement et dans une posture de travail naturelle. »

À cela s’ajoutait – comme c’est souvent le cas dans les entreprises de fabrication d’outils et de moules qui se sont développées de manière organique – la faible hauteur des halls chez HPF. « La plupart des fabricants ne répondaient donc pas à nos critères, car ils avaient déplacé les vérins d’entraînement de la presse vers le haut, dépassant ainsi largement la hauteur dont nous disposions », souligne Menzel. « Nous avons besoin d’une presse au design très compact, au-dessus de laquelle le pont roulant puisse encore circuler et charger les outils sur la presse, et qui réunisse toutes les fonctions que nous souhaitons. »

Composants provenant de fabricants internationaux

Pour l'acquisition d'une nouvelle presse à encrer, l'équipe dirigée par Menzel a mené des recherches auprès de nombreux partenaires et d'autres entreprises. « Pas seulement en Allemagne, mais aussi à l'étranger, par exemple auprès de nos partenaires en Chine », explique le chef de projet. « Ceux-ci font confiance aux presses à encrer de SXKH – un fabricant qui n'a cessé de se perfectionner et de faire évoluer ses technologies – et nous avons trouvé dans sa gamme un modèle qui répond parfaitement à nos besoins. »

Les performances de l'installation, que les outilleurs ont examinées de près, se sont révélées convaincantes ; la construction mécanique semblait très solide. Et un examen approfondi « sous le capot » a également dissipé les inquiétudes concernant la disponibilité du service après-vente : « Nous avons pu constater que tous les composants clés des presses à rectifier SXKH proviennent de fabricants internationaux reconnus », rapporte Menzel. « Ainsi, le fournisseur des entraînements et de la commande est par exemple Siemens. Les barrières photoélectriques proviennent de Sick, les codeurs de Kübler (tous allemands), le servomoteur de Phase (Italie) et les contacteurs de Schneider (France). Quant aux vannes, elles sont fournies par Vickers (États-Unis) ; là encore, la disponibilité rapide et un service après-vente compétent sont garantis.  Grâce à cette configuration, nous pouvons être sûrs de bénéficier, en cas de besoin, d’une assistance compétente sur place, sans aucune complication. »

L'installation choisie est une presse à emboutir HMG 70XS1510 – la référence du modèle correspond à une force de fermeture maximale de 70 tonnes pour une surface utile de table de 1 500 x 1 000 mm². La table supérieure peut supporter une charge de 2,5 t, tandis que la table inférieure peut accueillir des moitiés d'outils pesant jusqu'à 8 t. Les deux tables peuvent être inclinées et déplacées dans des positions permettant un usinage ergonomique et aisé des outils. 

De plus, la machine est équipée d'un système d'asservissement complet à boucle fermée. Grâce à sa conception très compacte, cette presse est également particulièrement adaptée aux halls de faible hauteur.

Deux raccords pour les tire-noyaux de chaque côté – quatre au total – complètent l'installation. Grâce à cela et à des périphériques externes, les outilleurs de HPF peuvent tester de manière approfondie les moules d'un poids allant jusqu'à 6 t dans des conditions d'exploitation réalistes. Cela permet une finalisation rationnelle, efficace et économique des outils.

Qualité européenne  à un prix chinois 

« Le fabricant chinois s'est montré très réceptif à nos demandes, qu'il s'agisse de l'interface utilisateur en allemand ou de la palette de couleurs aux couleurs de notre entreprise », se souvient Menzel. « Mais l’un des arguments les plus importants a finalement été le rapport qualité-prix attractif. Pour un périmètre de livraison comparable, le prix d’achat était environ deux fois moins élevé que celui des concurrents que nous avions contactés. La presse répond à tous nos besoins. Elle intègre des composants provenant de fabricants internationaux reconnus et, grâce à sa conception simple, elle est facile à entretenir. Et comme tous ces aspects étaient pris en compte, ce sont les coûts qui ont fait pencher la balance. Car au final, ce qui compte, c’est ce que le donneur d’ordre est prêt à payer. Grâce au rapport qualité-prix attractif de cette presse, nous pouvons offrir à nos clients la haute qualité exigée à des conditions compétitives. Et c’est finalement cela qui compte. »