Formage incrémental

Le formage incrémental de la tôle (ou ISF, également appelé formage en un seul point) est une technique de formage de la tôle dans laquelle une tôle est transformée en pièce finale par une série de petites déformations incrémentielles. Toutefois, des études ont montré qu’elle pouvait également être appliquée à des feuilles de polymère et de composite. En général, la tôle est formée par un outil à pointe ronde, d’un diamètre de 5 à 20 mm. L’outil, qui peut être fixé à une machine à commande numérique, à un bras de robot ou autre, pénètre dans la feuille sur environ 1 mm et suit le contour de la pièce souhaitée. Il s’enfonce ensuite davantage et dessine le contour suivant de la pièce dans la tôle et continue ainsi jusqu’à ce que la pièce complète soit formée. L’ISF peut être divisé en variantes en fonction du nombre de points de contact entre l’outil, la tôle et la matrice (s’il y en a une). Le terme Single Point Incremental Forming (SPIF) est utilisé lorsque le côté opposé de la tôle est soutenu par un plastron et Two Point Incremental Forming (TPIF) lorsqu’une matrice complète ou partielle soutient la tôle.

Types de formages incrémentaux

Le formage incrémental simple (SPIF) et le formage incrémental double face (DSIF) sont les deux variantes du procédé IF. Dans le procédé DSIF, deux outils sont utilisés pour former la feuille de chaque côté, alors que le procédé SPIF n’utilise qu’un outil sur un côté de la feuille. Ainsi, un composant ayant des caractéristiques sur les deux côtés de la feuille, par exemple un cône inversé, peut être formé efficacement par le procédé DSIF. [1]

Avantages par rapport au formage conventionnel de la tôle

Comme le processus peut être entièrement contrôlé par des procédés CNC, aucune matrice n’est nécessaire comme c’est le cas dans le formage traditionnel de la tôle. L’élimination de la matrice dans le processus de fabrication réduit le coût par pièce et augmente le délai d’exécution pour les petites séries de production car la nécessité de fabriquer une matrice est éliminée. Cependant, pour les grandes séries de production, le temps et le coût de fabrication d’une matrice sont absorbés par la vitesse plus élevée par pièce et le coût inférieur par pièce. Plusieurs auteurs reconnaissent que la formabilité des matériaux métalliques sous la déformation localisée imposée par le formage incrémental est meilleure que dans l’emboutissage conventionnel.[2] En revanche, il y a une perte de précision avec le procédé ISF.[3]
Mise en œuvre

Le formage incrémental est généralement mis en œuvre en serrant une tôle dans le plan XY, qui est libre de se déplacer le long de l’axe Z. L’outil se déplace dans le plan XY. L’outil se déplace dans le plan XY et est coordonné avec les mouvements dans l’axe Z pour créer la pièce souhaitée. Il est souvent pratique d’adapter une fraiseuse CNC à ce procédé. Des profils d’outils sphériques, à fond plat et paraboliques peuvent être utilisés pour obtenir différents états de surface et limites de formage[4].

La machine utilise une combinaison de formage par étirement en tirant la feuille par incréments sur une matrice, avec l’approche de l’outil CNC décrite ci-dessus. On dit que cela produit une distribution plus uniforme de l’épaisseur du matériau. Le procédé est bien adapté à la fabrication de pièces uniques, bien que les difficultés de simulation du processus signifient que les parcours d’outils sont complexes et longs à déterminer.

La Ford Motor Company a récemment lancé la Ford Freeform Fabrication Technology, une technique de formage de la feuille par incrémentation en deux points, mise en œuvre dans le prototypage rapide de pièces automobiles. Des formes complexes telles que le visage humain[5] et les implants crâniens[6] ont été fabriquées avec succès grâce à ce procédé de fabrication. Les progrès de cette technologie devraient en accroître l’adoption dans un avenir proche par d’autres fabricants utilisant la tôle.