Couronne de sécateur électrique Un exemple de démarche de choix d’un couple matériau-procédé au cours d’une étude de reconception du produit… … dans le cadre d’une démarche structurée assistée par la base de données CES 4 de GRANTA DESIGN

Maquette numérique du mécanisme Légende des couleurs : Pièces ou composants personnalisés et non modifiables Composants catalogue Pièces déjà optimisées Pièces modifiables Lame et crochet PRADINES Habillage Connecteur + support Tube de poignée Ensemble moto réducteur ESCAP Pignon Carter Couronne Roulement INA Gâchette Corps Pignon arbré Crémaillère Rondelle + écrou Coussinet Axe de lame Maquette numérique du mécanisme Pièce étudiée

Analyse du marché et de la concurrence Couronne de sécateur électrique Analyse du marché et de la concurrence Evolution des ventes 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Années A cause du risque apparent de stagnation des ventes, l’entreprise décide de faire évoluer son produit Objectifs de reconception pour la compétitivité Abaisser la masse du produit Diminuer les coûts

Répartition des masses  optimisation de la relation produit - matériau Minimiser la masse de la couronne

Répartition des coûts Minimiser le coût de production de la couronne

Définition de la pièce initiale Analyse de la solution existante Définition de la pièce initiale L’étude de la répartition des coût et des masses pour chaque pièce du mécanisme conduit à s’intéresser à celles qui sont pénalisantes au regard des objectifs de reconception. La couronne dentée que nous allons examiner en fait partie. Matériau initial: 35SiMnPb10 Procédés et processus initialement retenus: décolletage + taillage + traitement thermique (voir diapositive suivante)

PHASE 50: Traitement de durcissement superficiel Processus de fabrication de la pièce initiale ( usinée dans la barre) PHASE 50: Traitement de durcissement superficiel PHASE 10: Débit (longueur 1500mm) PHASE 20: Tournage (tour DMG CTX 320 linear – 3 axes) Opération 201: Charioter dresser Opération 202: Percer Opération 203: Aléser dresser Opération 204: Fileter Opération 205: Ébaucher la gorge dresser finition Opération 206: Percer 6 trous Opération 205: Tronçonner dresser PHASE 30: Taillage Machine à tailler Pfauter CNC PHASE 40: Ébavurage

Couronne de sécateur électrique Point de départ du choix du couple matériau-procédé: l’allure de la géométrie de la pièce satisfaisant les fonctions techniques à réaliser. A savoir: Transmettre le mouvement de rotation Transmettre les efforts nécessaires à la coupe du bois Masse minimale Production de 4000 pièces annuelles Coût minimal Les contraintes à respecter:

Choix du couple matériau-procédé assisté par la base CES 4 de « Granta Design » Critères de sélection retenus Respect des contraintes mécaniques : → contrainte admissible en traction : Re = 400 MPa mini → dureté Vickers 600 HV mini au niveau des dentures Respect des contraintes physiques : → masse < 40g Prise en compte de la qualité géométrique attendue et de la morphologie générale de la pièce → tolérances dimensionnelles sur le brut <0,7 mm → épaisseur de matière de 0,8mm à 10mm Prise en compte des contraintes économiques : → série de 4000 pièces par an sur 5 ans minimum à coût minimal.

SELECTION D’UN PROCEDE Sélection 1 : critères : Masse / Lot économique Spécifications : Masse mini (<40g ); 4000 pièces /an Ensemble de tous les procédés, représentés dans un repère dont les axes sont les critères retenus. Axe X : 4000 à 6000 pièces / an Axe Y : Masse comprise entre 20 et 40 grammes Limitation par la série et la masse 10 procédés retenus sur 113

SELECTION D’UN PROCEDE Sélection 2 :critères : Tolérances / Epaisseur de la pièce à réaliser : Axe X : Epaisseurs de 0,8 à 10 mm Axe Y : Tolérance maxi 0,7 mm sur le brut 83 procédés sur 113 Analyse des deux séries de résultats : L’intersection des 2 ensembles précédents donnent : 7 procédés compatibles

DONNEES SUR LE PROCEDE EXAMINE Forgeage à chaud ( seul procédé compatible avec la forme de la pièce )

SELECTION D’UN MATERIAU Sélection 1 : critères : limite élastique / dureté 5427 600 400 3960 Re HV Discrimination 1 : Sélection par boite  Re (à partir de 400 Mpa) Dureté 600 HV mini Ensemble des matériaux 1393 matériaux retenus sur 2940

SELECTION D’UN MATERIAU Sélection 2 :critère : matériau compatible avec le procédé Le matériau devant présenter une dureté plus importante sur la denture, l’étude sera limitée aux aciers traités thermiquement. 656 matériaux retenus sur 2940. Intersection des deux ensembles et compatibilité avec le procédé de forgeage 91 aciers sélectionnés

Matériaux retenus : Famille des 45Si7 à 55Si7 Sélection 3 : critères : coût et masse mini masse coût Sélection de la région « coût et masse mini » Matériaux retenus :  Famille des 45Si7 à 55Si7 12 familles d’aciers sur 2940 matériaux métalliques

Disponible localement, l’acier 45 Si 7 sera retenu Aciers du SAUT DU TARN CHOIX DISPONIBLE Disponible localement, l’acier 45 Si 7 sera retenu

Quelques remarques sur les choix effectués Choix du procédé Choix du matériau Déterminant pour les performances mécaniques Déterminant pour le coût global en fonction de la taille des lots Compatible avec le procédé Déterminant pour les caractéristiques géométriques et de surface obtenues Influent sur le coût et la masse