Rapport de thème BTS Productique Mécanique : Usinage du satellite du malaxeur

Présentation du projet industriel et du cadre d'étude

Ce document est un rapport de thème rédigé par Laetitia Pineau dans le cadre de sa seconde année de BTS Productique Mécanique au Lycée Louis de Foix de Bayonne, pour la session 2004-2005. Le travail s'inscrit dans un projet collectif portant sur la réalisation et l'assemblage d'un malaxeur manuel destiné à l'entreprise TEKNIMED, spécialisée dans les biomatériaux et les implants orthopédiques. Plus précisément, le sujet se focalise sur l'étude, la programmation et la fabrication en pré-série d'un composant précis de cet ensemble : le satellite (référence 102), usiné dans un polymère technique, le polyéthylène téréphtalate (PETP).

L'objectif industriel visé à travers cette pré-série de vingt pièces est de valider un lancement annuel de cinq cents exemplaires renouvelable sur cinq ans. Le partage des tâches au sein de l'équipe attribue à l'auteure la responsabilité des phases de tournage et de fraisage portant sur les opérations 20, 30 et 40, tandis qu'un autre élève prend en charge la phase 50.

Structure et analyse de la démarche de production

Le rapport détaille l'ensemble des étapes nécessaires à la mise en production de la pièce, en commençant par la présentation du cahier des charges et la planification prévisionnelle de l'organisation. L'auteure expose ensuite les choix méthodologiques et techniques retenus, notamment à travers l'élaboration de la gamme de fabrication et l'analyse critique d'un premier processus proposé. Grâce à une grille de décision multicritères reposant sur la méthode de Laplace, le choix s'est arrêté sur une gamme intégrant une phase de dressage après le tronçonnage, afin de s'affranchir des problèmes de fléchissement et d'assurer la conformité géométrique de la pièce.

Le dossier de fabrication fournit les avant-projets d'étude, les calculs de cotes de fabrication pour déterminer la longueur du brut et maîtriser les tolérances, ainsi que le choix rigoureux des outils de coupe et de leurs conditions d'usinage adaptées au PETP. Sont également joints les contrats de phase, les bordereaux de programmation en commande numérique pour les tours et centres de fraisage Realmeca, et l'analyse des méthodes de contrôle associées aux spécifications dimensionnelles et géométriques.

Problèmes rencontrés lors de l'usinage de la pré-série

L'une des parties les plus instructives du rapport aborde les difficultés rencontrées lors de l'usinage réel des vingt pièces de la pré-série. L'auteure met en lumière les limites constatées en atelier, telles que la formation d'un léger cône sur les diamètres en raison de la souplesse relative du PETP face aux efforts de coupe. Des ajustements de programmation ont ainsi dû être réalisés pour compenser ce fléchissement.

De plus, l'analyse des dispersions dimensionnelles sur le diamètre critique tolérancé montre que les conditions initiales ne permettaient pas de respecter systématiquement les exigences très strictes du dessin de définition sans intervention sur les correcteurs d'outils. Les vitesses d'avance initialement calculées par l'ordinateur en fraisage se sont révélées trop importantes, provoquant des défauts de forme visibles à l'œil nu qui ont nécessité une réduction significative des paramètres à l'aide du potentiomètre de la machine.

Optimisation, méthode SMED et estimation des coûts

La dernière partie du document propose des solutions concrètes pour améliorer le processus en vue de la production en série. Parmi les améliorations retenues figurent la modification de la programmation de finition, l'optimisation des avances et des rayons de plaquettes pour améliorer l'état de surface, ainsi qu'une réorganisation du montage d'usinage pour réduire les défauts de coaxialité.

Une démarche SMED est également appliquée aux changements de production pour les différentes phases d'usinage. En distinguant les opérations internes des opérations externes (comme le téléchargement des programmes ou la préparation préalable des outils), le temps de changement de série est considérablement réduit, passant par exemple de plus de vingt-trois minutes à un peu plus de douze minutes pour la phase 20.

Enfin, le rapport s'achève par une estimation détaillée des coûts de revient de la pièce, décomposée en coût matière, coût de préparation, investissements en outillage, coûts de lancement et frais d'usinage, permettant ainsi d'établir une vue d'ensemble de la rentabilité du projet industriel.

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