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Nouveaux produits

Kennametal, acteur clé de la réussite de Stellar

Publication: 14 juin

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Des fraises en céramique monobloc de Kennametal aident un atelier aéronautique à respecter un délai de livraison difficile...
 

À première vue, cette fraise semble fabriquée en plastique. Pourtant, ses performances de coupe sur les alliages à base de nickel sont souvent vingt fois supérieures à celles des outils en carbure.

En général, les ateliers s’intéressent aux nouveaux outils de coupe pour réduire le temps d’usinage, augmenter la durée de vie d’outil et/ou améliorer la qualité des pièces. Dans le cas de Stellar Precision Components Ltd., fournisseur aéronautique de rang 2 basé à Jeanette, en Pennsylvanie, les motifs de cette démarche étaient tout autres.

« Nous venions d’accepter une commande de pièces en Inconel », raconte Edward Frieze, directeur de la production. « À ce stade, la préoccupation ne portait pas sur la durée de vie d’outil ou sur les bénéfices dégagés par cette commande, mais sur le délai prévu : nous n’étions pas certains de pouvoir livrer sous huit semaines. »

Les débuts de l’entreprise Quarante ans plus tôt, en 1978, Mike Vucish Sr., salarié d’un fabricant de composants nucléaires, décide de créer sa propre entreprise. Il achète des équipements, convie des étudiants de l’école technique dans laquelle il donne des cours pratiques le soir et crée Stellar Precision. Il conserve son emploi salarié jusqu’à ce que sa jeune entreprise soit fermement établie, faisant appel entre-temps à des membres de sa famille pour l’épauler.

« À nos débuts, la majorité des commandes étaient des travaux de sous-traitance confiés par de plus grands ateliers de la région lors de pics d’activité, mais nous avons rapidement commencé à traiter directement avec plusieurs programmes nucléaires grâce à l’expérience de mon père dans ce secteur », explique Lori Albright, actuelle présidente de Stellar Precision. « Aujourd’hui, nous traitons pour plusieurs équipementiers de rang 1 des secteurs de l’aéronautique et de la défense, notamment Boeing, Lockheed et Raytheon, ainsi que pour divers clients des secteurs nucléaire et médical. Nous employons plus de 70 personnes et enregistrons un chiffre d’affaires de près de dix millions de dollars. » Stellar actualise régulièrement sa liste d’équipements et dispose actuellement d’un parc diversifié de machines-outils à commande numérique Haas Automation et Okuma, bien que le nombre de machines Haas constitue désormais le gros des équipements, ce fabricant étant privilégié lors du remplacement des machines obsolètes. En effet, Mme. Albright explique que d’une part, les machines Haas sont plus économiques que leurs concurrentes fabriquées à l’étranger, mais aussi que le « Made in America » a son importance pour de nombreux clients. « Cette stratégie nous permet aussi de remplacer plus régulièrement les machines et ainsi de suivre le rythme des évolutions technologiques. »

Les principaux équipements incluent un tour Okuma LB-45, capable d’usiner des pièces de 91 mm de diamètre et de 305 cm de longueur, et un centre d’usinage 5 axes Haas VF-11, doté d’une course d’axe X de 305 cm et d’une capacité de charge sur table de 1 814 kg. Stellar possède également plusieurs machines d’électroérosion, une dizaine de centres d’usinage 3, 4 et 5 axes et des machines de fraisage-tournage. Par ailleurs, l’entreprise propose des services à valeur ajoutée : essais non destructifs, soudage, traitement thermique et revêtement Teflon.

Une problématique inhabituelle

Stellar est habitué aux exigences complexes. Ses projets récents incluent des composants pour missiles anti-navires RAM Block II, le véhicule de transport de l’équipage du programme CCtCap, le système de canon avancé du programme LRLAP (Long Range Land Attack Projectile) 155 mm, des enveloppes de moteurs fusée pour le lanceur Atlas Five, etc. Toutefois, le nouveau projet posait une difficulté inédite pour les opérateurs et la direction.

M. Frieze explique que Stellar venait de recevoir une commande portant sur une poignée de prototypes en Inconel 625. Pour ce travail, les pièces brutes mesuraient 457 x 457 x 76 mm et pesaient près de 134 kg chacune. L’équipe du projet ne s’inquiétait pas spécialement des difficultés à usiner ce matériau extrêmement résistant. En effet, Stellar coupe régulièrement de l’Inconel et d’autres superalliages à base de nickel, ainsi que du tungstène, de l’acier maraging, du 60 Rc 4340 (300M) et de l’acier d’outillage.

La tolérance ne posait pas non plus problème. M. Frieze évoque ainsi un récent travail sur une pièce de titane imposant une tolérance de profil de 0,127 mm sur sa longueur de 304 mm, ce qui revenait à tenir « quelques dixièmes » en pièces coûtant plus de 5 000 dollars l’unité avant usinage. En comparaison, les tolérances relativement élevées de la pièce en Inconel ne semblaient pas insurmontables.

Le problème venait de l’enlèvement de matière première : une fois finie, les plaques d’Inconel devaient peser seulement 13,6 kg, soit 90 % de moins que leurs poids d’origine. M. Frieze savait que le délai de livraison ne pouvait être tenu avec les performances d’enlèvement des outils classiques en carbure. Il fallait trouver une autre solution.

Une expérience enrichissante

Plus tôt dans l’année, M. Frieze et plusieurs de ses collaborateurs participèrent à un événement de formation parrainé par une section locale de la National Tooling and Machining Association (NTMA), organisé au centre technique Kennametal situé dans la ville voisine de Latrobe. À cette occasion, il rencontra le chef de produit Matthieu Guillon, qui lui présenta un outil de coupe qui le laissa sceptique dans un premier temps. « On aurait dit un jouet en plastique », plaisante-t-il.

En l’occurrence, cet outil appartenait à la gamme de fraises 4 et 6 dents hautes performances entièrement en céramique de Kennametal. Fabriquées en céramique SiAlON KYS40 et conçues spécialement pour ébaucher les alliages haute température à base de nickel, ces fraises affichent généralement des performances 20 fois supérieures à celles du carbure.

M. Guillon déclare : «  En fonction du diamètre d’outil et d’autres conditions, nous recommandons une vitesse de départ allant de 825 SFM à 3 300 SFM (de 250 à 1 000 m/min) et des vitesses d’avance commençant à environ 0,001 IPT (0,03 mm). Même avec des vitesses de coupe largement supérieures, certains clients nous ont signalé une durée de vie d’outil de 2 à 3 fois supérieure à celle du carbure. »

À ce stade, Stellar n’avait pas encore besoin d’outils en céramique, mais après quelques rapides calculs d’avance et de vitesse, M. Frieze comprit qu’ils pourraient offrir une solution efficace dans certaines applications. Quelques mois plus tard, l’occasion de tester cette solution se présenta avec la commande de plaques en Inconel. M. Frieze contacta alors M. Guillon, lui expliquant qu’il pourrait avoir besoin des fraises en céramique dont ils avaient parlé et lui demandant dans quel délai il pourrait en obtenir.

Sceptique jusqu’au bout

M. Frieze restait pourtant sceptique. Il avait déjà testé des outils de coupe indexables en céramique pour des travaux de fraisage et de tournage et les résultats s’étaient avérés médiocres. Mais compte tenu de la situation et du délai imposé par son client, il était prêt à tout essayer. Quelques jours plus tard, quand M. Guillon lui livra les fraises en céramique, M. Frieze suivit les recommandations d’avance et de vitesse de Kennametal à la lettre, croisa les doigts et appuya sur le bouton Marche.

« Nous n’étions pas sûr de qui allait se passer, alors nous avons commencé avec un bloc de matériau test », se souvient-il. « Avec la céramique, il n’y a pas d’arrosage, seulement un jet d’air. À l’atelier, tout le monde s’est rassemblé autour de la machine, impressionné de qui se passait. Des étincelles jaillissaient de toutes parts. Nous n’avions jamais rien vu de tel. Mais au bout d’une heure, nous savions que ça allait marcher. »

« Certes, les outils ont un prix », ajoute-t-il. « À un moment donné, le bureau de Mme Albright abritait des fraises d’un montant total d’environ 20 000 dollars, et nous nous demandions si nous avions fait le bon choix. Mais après avoir calculé les coûts d’usinage et la réduction du temps de cycle, nous avons estimé que cette méthode était trois à quatre fois plus rentable. Chaque fraise nous donnait une demi-heure de coupe, à l’issue de laquelle nous la remplacions, quel que soit son état d’usure. Le procédé était si prévisible que nous avons pu le mettre en oeuvre en service réduit. Nous avons réalisé des économies considérables. »

Un avenir radieux

Surtout, Stellar a pu livrer les pièces à temps sans aucun problème, et est actuellement en cours de négociation pour une deuxième commande encore plus importante. Lori Albright est extrêmement satisfaite du résultat.

« Ce genre de situation est inhérent à notre domaine d’activité. Nous devons nous adapter aux besoins du client et, pour ce faire, employer les meilleures technologies disponibles. C’est pour cette raison que nous apprécions autant Kennametal. Nous travaillons en équipe pour résoudre les problématiques. »

Concernant l’avenir, Mme Albright prévoit une poursuite de la croissance. Après avoir agrandi à six reprises le site de Stellar, elle estime qu’il va sans doute bientôt falloir construire un bâtiment totalement nouveau sur un terrain voisin. Elle espère également former plus de jeunes au secteur de l’usinage.

« Nous avons mis en place des programmes de stage avec plusieurs écoles de la région, dont celle où mon père enseignait », déclare-t-elle. « Je constate que les jeunes sont souvent à l’origine des innovations. On ne peut pas se contenter de continuer d’appliquer les vieilles méthodes et ne pas investir dans les outils et l’équipement, ou ne pas rechercher de nouvelles technologies. Les jours de la production de masse 24 h sur 24 sont révolus. Pour réussir et grandir, les entreprises doivent désormais améliorer leurs procédés de fabrication en continu. En ce qui nous concerne, Kennametal joue un rôle essentiel dans cette réussite. »

La présidente de Stellar Precision discute outillage à l’atelier avec son directeur de la production, Ed Frieze La philosophie du parc de machines-outils chez Stellar : amélioration continue et adoption de nouvelles technologies Lori Albright lors d’une discussion stratégique avec Matthieu Guillon, chef de produit chez Kennametal La jeunesse des collaborateurs et les idées novatrices, deux des principales ressources de Stellar selon sa présidente, Lori Albright Une technologie révolutionnaire. Les fraises entièrement en céramique de Kennametal fonctionnent à des vitesses jusqu’à 10 fois supérieures à celles des modèles en carbure et offrent une durée de vie d’outil supérieure

Les fraises 4 et 6 dents en céramique SiAlON KYS40 de Kennametal sont conçues pour offrir une productivité élevée avec les matériaux résistants

KennametalÀ la pointe de l’innovation dans le domaine des matériaux avancés depuis plus de 75 ans, Kennametal Inc. est un leader mondial des technologies industrielles, qui aide ses clients à optimiser leur productivité grâce à des solutions de science des matériaux, d’outillage et de résistance à l’usure. Des entreprises des secteurs de l’aéronautique, du terrassement, de l’énergie, de la mécanique générale et des transports font appel à Kennametal pour les aider à fabriquer avec précision et efficacité. Chaque jour, près de 12 000 salariés aident nos clients de plus de 60 pays à rester compétitifs. Le chiffre d’affaires de Kennametal pour l’année fiscale 2015 s’élève à plus de 2,6 milliards de dollars. Pour plus d’informations, rendez-vous sur http://www.kennametal.com

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