Filières de réalisation rapide 2005 Ingénierie et Management de Process Université de Technologie de Belfort Montbéliard

Description

Examen du Supérieur Université de Technologie de Belfort Montbéliard. Sujet de Filières de réalisation rapide 2005. Retrouvez le corrigé Filières de réalisation rapide 2005 sur Bankexam.fr.

Sujets

• 2005

Informations

• Publié par: bankexam
• Publié le: 15 août 2008
• Nombre de lectures: 17
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

Nom :

UV

PR 51

Prénom

:

Final

automne2004

Signature :

Le 16/01/2006

Niveau IMaP__

FINAL PR51

Filières de réalisation rapide

Lundi 16 janvier 2006 de 8h à 10h

•

Documents autorisés.

•

Répondre sur le document sujet pour les parties 1 et 2. Développer la partie 3 sur une

copie d'examen.

•

La

partie

1sera notée sur 4 points.

•

La partie

2 sera notée sur 4 points.

•

La

partie 3

sera notée sur 12 points.

Nom :

UV

PR 51

Prénom

:

Final

automne2004

Signature :

Le 16/01/2006

Niveau IMaP__

Partie1 : modélisation et reconstruction

Correcteur E Gete

Modélisation et reconstruction :

1)

Parmi les formats d’échange suivants lesquels proposent une modélisation exacte de la

pièce exportée :

Vrml, Iges, Stl, Step

2)

Sur la figure suivante indiquez l’arête ou les arêtes non manifold. Expliquez pourquoi.

Nom :

UV

PR 51

Prénom

:

Final

automne2004

Signature :

Le 16/01/2006

Niveau IMaP__

Partie 2 : rôle du prototype (4 points)

Correcteur P.A.Weite

2.1 Qu'appelle-t-on représentativité d'un prototype ? (2 points)

2.2

L'annexe 1 est un document promotionnel diffusé par la société SLA, qui réalise des

machines de prototypage rapide par stéréolithographie. Elle présente la réalisation de

prototypes de pièces de moteurs thermiques d'automobiles, destinées à caractériser

l'écoulement du liquide de refroidissement, en filmant le cheminement de bulles ou de

particules qui y sont introduites. Ces prototypes sont spécifiques à ce type d'essai, dans lequel

le moteur ne fonctionne pas.

Quelles sont les propriétés des pièces requises pour cet essai ? (2 points)

Nom :

UV

PR 51

Prénom

:

Final

automne2004

Signature :

Le 16/01/2006

Niveau IMaP__

Partie 3 : mise en situation

Correcteur R lachat

Nous allons juger de votre efficacité à gérer l’atelier de prototype et présérie, donc votre

capacité à proposer

les réponses les plus adaptés à l’activité de la société

dans les meilleurs

délais pour un coût maîtrisé. Le service emploie 10 personnes et génère l’équivalent d’un

chiffre d’affaires annuel

de 500 K€.

Les produits sont des petits appareillages électroportatifs fabriqués en grande série conçus sur

des technologies similaires. La figure éclatée

suivante en est un exemple type.

Nature de la pièce

Fréquence

nombre

Fréquence

en charge

de travail

et coût

visserie

32%

5%

Plastique injectée

24%

45%

Décolletage

12%

6%

tôlerie

10%

20%

Métal fritté

8%

8%

Fil ressort

8%

8%

Fonderie Fine

4%

8%

Ensemble fini

Nom :

UV

PR 51

Prénom

:

Final

automne2004

Signature :

Le 16/01/2006

Niveau IMaP__

Aspec t typique des pièces

Fonderie fine

tolerie

Plastique injecté

Métal fritté

visseri

Fil ressor

Décolletag

Nom :

UV

PR 51

Prénom

:

Final

automne2004

Signature :

Le 16/01/2006

Niveau IMaP__

Liste des Matériels

disponibles

capacité

Fraiseuse CN 5

axes

tous matériaux

300x300x150

Presse manuelle de

pliage et

emboutissage

50 tonnes

Capacité d’accueil de

tas d’emboutissage et

couteaux de pliage

300x300

Course 400

Tour, rectifieuse et

petite mécanique

standard

Four de traitement

thermique

L 150xh100xP300

ensemble de coulée

sous vide de

polymère bi-

composant et

silicone

Logiciel de CFAO

Atelier de modelage

Cabine peinture

Ponçage

Petits travaux manuels

Travail demandé

1.

Pour chaque catégorie de pièce que vous avez à réaliser; citez le ou

les critères de

représentativité les plus probables qui vous seront demandés, et classez-les par ordre

de fréquence de demande (extrapolez autour du cycle de développement d’un produit

tel que celui présenté)

2.

Avec les moyens qui sont à votre disposition, proposez, par type de produit, la

méthode de prototypage qui vous semble le plus adaptée

afin d’obtenir

la

représentativité définie précédemment et en utilisant au maximum la définition

numérique des produit

3.

Dans la liste des investissements proposés,

classez les 2 premiers afin de faciliter le

fonctionnement du service ; justifier votre choix par des arguments construits et

chiffrés (utilisation, prix, délai …..).

Liste des matériels

pouvant être acquis

Machine de stéréo

lithographie

150000€

Cuve de résine de

150x150*100

Ep couche 0.05 à 0.15

Précision de

positionnement XY +/-

0.1

Temps moyenne de

réalisation d’une

couche1 min

Machine découpe jet

d’eau

40000€

Surface de découpe

1000x1000

Précision pos XY +/-0.1

Tôle mini 0.5 max10

Usinage Charly robot

15000€

Matériaux tendres

Table 400*600

Course Z 60

Chaîne moulage

métallique à la cire

perdue de

60000€

Pot d’injection de cire

Circuit d’enrobage

céramique automatisé

Etuve

de préchauffage

Creuset électrique de

fonte alliages métaux

léger

P

r

o

t

o

t

y

p

a

g

e

R

a

p

i

d

e

SLM

POUR

V

OLKSWAGEN

Volkswagen valide ses circuits de refroidissement

avec le système SLA 7000 de 3D Systems

Les moteurs modernes ont une puissance volumique très élevée. Leur

conception s'approche toujours davantage des limites de résistance des matériaux,

aussi la moindre défaillance du système de refroidissement peut avoir de graves

conséquences. Les résultats des calculs théoriques sont donc vérifiés et validés par

une analyse des écoulements réalisée sur une maquette de stéréolithographie.

Peter Look, Directeur Gestion de Projets chez SLM Modelltechnik GmbH à

Oebisfelde, reconnaît que, même s'il n'est plus possible de travailler sans les ordi-

nateurs, il ne faut pas avoir en eux une confiance absolue. SLM possède une très

grande expérience dans la réalisation de modèles transparents en stéréolithogra-

phie, destinés à l'étude des circuits de refroidissement des culasses et des carters

moteur.

Ces modèles permettent aux concepteurs de vérifier la précision de leurs calculs.

L'efficacité des systèmes de refroidissement de chaque nouveau moteur est ainsi

systématiquement testée par SLM. Afin de vérifier Les données, le modèle de

stéréolithographie est fixé au bloc moteur qui est relié à une pompe à eau et à un

thermostat. Le dispositif est rempli d'eau colorée en bleu, puis subit divers cycles

sans allumage, à froid, sur banc d'essai. L'écoulement est visualisé grâce à de

petites bulles d'air qui sont introduites dans l'eau. Cette série de tests dure de qua-

tre à six semaines. Pour Peter Look, le point le plus important est d'éviter la

présence de zones d'eau ''morte''. Si une défaillance de ce type se présente, le mod-

èle est démonté, la géométrie est modifiée, puis de nouveau testée et analysée.

Une progression considérable de la puissance des moteurs

La raison de tels investissements tient aux moteurs hybrides qui ont engendré le

développement de matériaux extrêmement résistants.

" Le premier diesel à chambre de turbulence, réalisé par VW en 1975, générait env-

iron 25 kW par litre de cylindrée. Aujourd'hui, les moteurs à injection directe haute

pression atteignent 58 kW par litre ", explique Olaf Wilde, responsable chez SLM du

développement des modèles d'analyse d'écoulement.

La fonte, bien plus sensible aux variations de température, est de plus en plus sou-

vent remplacée par l'aluminium. Au cours du développement de la culasse pour le

moteur diesel V6/V8 à transmission par injection directe Common-Rail de l'Audi, les

ingénieurs ont constaté que la zone centrale, à proximité de la chambre de com-

bustion et des conduits d'échappement, pouvaient atteindre ou dépasser 180-

220°C. A ces températures, les matériaux habituels en aluminium atteignent leurs

limites et la conception doit être adaptée en conséquence. Le fonctionnement par-

fait du système de refroidissement est donc d'une extrême importance.

Des tests fonctionnels indispensables

" La conception des moteurs se fait aujourd'hui à l'aide de systèmes de CAO et l'é-

coulement est simulé sur ordinateur par des calculs de dynamique des fluides

(C.F.D.) ", ajoute Peter Look. Toutefois, ces programmes ne peuvent pas à ce jour

simuler la réalité à 100 %.

Secteur:

Automobile

Technologie: Système SLA

®

© Copyright 2002 3D Systems. Le logo 3D et SLA sont des marques déposées de 3D Systems. Toutes les autres entreprises, produits ou ser-

vices mentionnés sont des marques ou des marques déposées de leurs entreprises respectives.

Parc Club Orsay Université

26, rue Jean Rostand

91893 ORSAY CEDEX

Tél. : [phone]

Fax : [phone]

E-mail : [e-mail]

Site internet : www.3dsystems.com

Il faut donc vérifier la précision de leurs prévisions par une analyse

physique de l'écoulement. Ce processus était auparavant extrême-

ment coûteux. Tout d'abord, un noyau d'eau était réalisé à l'échelle

en alliage de bismuth, matériau à bas point de fusion. Une résine très

transparente était coulée autour de celui-ci, permettant son élimina-

tion après durcissement du plastique. Cette procédure avait cepen-

dant certains inconvénients : l'outillage pour créer le noyau d'eau

coûtait très cher, et la précision et la qualité de la surface du modèle

en résine étaient insuffisantes pour une analyse d'écoulement fiable. Il

restait donc une incertitude sur la validité des résultats ainsi obtenus. De

plus, toute modification nécessitait la fabrication d'un nouveau modèle,

par le même processus long et coûteux, après adaptation dans un système

de CAO.

La réalisation rapide de modèles transparents

" Auparavant, la fabrication d'un modèle transparent pour analyse d'écoulement pouvait demander qua-

tre mois. Avec la stéréolithographie, il nous faut 4 à 5 semaines, et pour à peine un tiers du coût du

processus précédent ", précise Olaf Wilde. " Mieux encore, le modèle correspond parfaitement aux don-

nées CAO et l'état de surface répond aux spécifications. "

Autre point très intéressant pour les concepteurs : les modèles sont composés de plusieurs pièces

assemblées, qui peuvent donc être démontées et modifiées séparément. Ils n'ont donc plus besoin d'at-

tendre les résultats de leurs modifications et peuvent constater rapidement les effets d'une nervure sup-

plémentaire ou de la suppression d'une bosse.

Le point de départ : la CAO

" Tout commence avec les données de CAO du noyau d'eau, fournies par les concepteurs du moteur ",

explique P. Look. " Le noyau ''virtuel'' est entouré d'une coquille de quelques millimètres d'épaisseur. Il

est ensuite soustrait, laissant la coquille vide. Les découpes (ou plans de joint) de la coquille sont

définies et les pièces sont modélisées séparément avec des supports et des aménagements pour leur

assemblage. Les coquilles sont fabriquées sur un système de stéréolithographie SLA

®

7000 de 3D

Systems et les sections sont remplies d'une résine transparente. Puis les pièces sont usinées et assem-

blées par goujons et inserts filetés. "

Un riche savoir-faire

" La première fois qu'un département développement de Volkswagen nous a demandé si nous pouvions

produire ce genre de circuits, il y a quatre ans, le processus nous a paru plutôt simple ", se souvient O.

Wilde. " Nous avons rapidement découvert toutes les difficultés qui nous attendaient au moindre détail.

Il nous a fallu quatre mois pour réaliser le premier modèle, et plus d'une année pour maîtriser le proces-

sus pour l'analyse des écoulements. "

Son développement a été conduit en étroite collaboration avec les ingénieurs de VW, qui avaient par-

faitement compris le potentiel du processus, et ont apporté tout leur soutien.

" Aujourd'hui, nous pouvons réaliser ces modèles aussi bien pour des culasses que pour des carters

moteur. La méthode a trouvé d'autres applications, notamment dans les moteurs d'avion, la simulation

du remplissage des moules et le comportement du métal fondu. "