Description
Centre d’usinage CNC Friction Stir Welding
Le DRD FSW 40-26 est une machine-outil CNC dédiée au procédé de soudage Friction Stir Welding (FSW), conçue et fabriquée pour des applications industrielles de haute précision, spécifiquement développée pour le secteur ferroviaire et pour le soudage de profils et extrusions structurelles.
La machine répond aux exigences typiques de la production ferroviaire moderne, en garantissant une rigidité structurelle élevée, une continuité de production et une qualité constante des joints soudés, même sur des opérations FSW de grandes dimensions et des cycles de travail intensifs.
L’un des éléments distinctifs du projet DRD FSW 40-26 est sa conception modulaire et extensible, pensée dès la phase de développement pour s’adapter aux différentes longueurs d’extrusions ferroviaires sans compromettre la stabilité, la précision ni la fiabilité du procédé.
La configuration de base prévoit une zone de travail utile de 4 000 mm × 6 000 mm, extensible de manière modulaire selon les besoins du client jusqu’à des configurations telles que 4 000 mm × 26 000 mm, 4 000 mm × 62 000 mm ou davantage.
Un aspect clé de cette modularité est que les extensions futures ne nécessitent aucune modification de l’installation électrique de la machine.
L’agrandissement est réalisé uniquement par des interventions structurelles et mécaniques, tout en conservant l’architecture électrique et de contrôle d’origine. Cette approche permet d’augmenter progressivement la capacité de production tout en réduisant les coûts, les temps d’arrêt et la complexité d’intégration.
La structure du centre d’usinage FSW est réalisée avec un bâti et des composants principaux en fonte, soumis à un traitement thermique de détente afin d’éliminer les contraintes résiduelles et garantir une stabilité dimensionnelle ainsi qu’une précision durable. Toutes les surfaces fonctionnelles sont ensuite usinées sur centres CNC en un seul positionnement afin d’assurer un parfait alignement des éléments structurels et une précision géométrique maximale.
L’architecture de la machine prévoit une table fixe et un portique mobile, avec des axes X, Y et Z entraînés par des motorisations brushless haute performance.
- L’axe X utilise un système à pignon et crémaillère de précision, idéal pour les longues courses et les charges élevées typiques des soudures sur extrusions ferroviaires.
- Les axes Y et Z sont entraînés par des vis à billes recirculantes, garantissant précision, répétabilité et fiabilité du procédé FSW.
Les guides linéaires prismatiques à rouleaux, trempés et rectifiés, assurent une grande rigidité et une longue durée de vie opérationnelle. Toutes les parties mobiles sont gérées par un système de lubrification centralisé automatique contrôlé par le CNC.
La broche FSW DRD, spécialement conçue pour les applications ferroviaires et structurelles, est capable de développer une force verticale jusqu’à 30 kN, valeur essentielle pour obtenir des soudures Friction Stir Welding de haute qualité sur de grandes extrusions.
Le groupe broche est conçu pour travailler dans les deux directions du plan machine et dispose d’un axe A contrôlé par CNC, spécialement étudié pour le soudage FSW sur surfaces inclinées. Une fois l’angle programmé atteint, l’axe A est verrouillé par un frein hydraulique de maintien afin de garantir une rigidité et une stabilité maximales pendant tout le cycle de soudage.
Le système permet également l’inclinaison manuelle du pin (±5°), une solution technique privilégiant robustesse, fiabilité et précision dans le temps.
La tête opératrice intègre également un axe C pour la rotation de la broche, augmentant la flexibilité du procédé FSW et permettant l’adaptation aux différentes géométries des extrusions ferroviaires.
Pour compléter la configuration, la machine est équipée d’un groupe presseur à rouleau orientable via l’axe C, exerçant une pression contrôlée sur les bords du joint pendant le soudage afin d’améliorer la qualité et la répétabilité du procédé.
Un système de suivi de joint avec capteur laser, positionné devant l’outil, permet le balayage continu du joint ainsi que la compensation automatique des désalignements ou tolérances de la pièce, un aspect fondamental pour le soudage d’extrusions de grande longueur.
Le contrôle de la machine est assuré par un CNC OSAI OPEN, plateforme à architecture ouverte idéale pour les applications Friction Stir Welding, avec interface EtherCAT, PC embarqué et panneau opérateur intégré.
La machine est préparée pour la téléassistance, le diagnostic à distance et l’interconnexion Industrie 4.0, permettant le monitoring, l’assistance technique et l’intégration dans les systèmes modernes d’usine numérique.
L’ensemble du projet DRD FSW 40-26 a été développé à l’aide de conception CAD 3D et d’analyses structurelles FEM, en collaboration avec des partenaires industriels et académiques, dans le but de réaliser une machine FSW modulaire et extensible.