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Un coup de pouce commercial pour une filiale de la NASA

À l’occasion du salon EMO de Hanovre en 2019, les dirigeants d’Amorphology sont venus par hasard sur le stand de Starrag, à la recherche d’une machine CNC capable de produire des micro-mécanismes de transmission avec de nouveaux alliages métalliques tels que les BMG (Bulk Metallic Glasses).

Amorphology, une filiale de la NASA basée sur une technologie développée par JPL et Caltech, est leader dans l’application de matériaux avancés et de technologies de fabrication visant à optimiser les mécanismes de trans-
mission non lubrifiés pour la robotique et d’autres applications industrielles utilisant des métaux amorphes.

« Nous avons rencontré de nombreuses entreprises, notamment des fabricants de machines-outils basés au Japon, en Allemagne, en Suisse et dans d’autres pays », déclare Stephen Ceplenski, Chief Growth Officer chez Amorphology. « L’industrie de l’usinage étant un nouveau territoire pour nous, nous ne connaissions pas la gamme de produits Bumotec de Starrag avant le salon. Cependant, lorsque nous sommes passés devant leur stand, nous avons été immédiatement impressionnés par les micro-mécanismes de transmission exposés.

Après le salon EMO, Amorphology a effectué des tests d’usinage avec plusieurs entreprises, dont Starrag, afin d’évaluer la précision, le temps de cycle et les performances globales des machines lors de l’usinage d’un alliage BMG relativement inconnu.

“Nous ciblons des pièces de haute précision avec des tolérances inférieures à 5 μm sur certaines dimensions” Jason Riley, Chief Operating Officer

Pour usiner la pièce, Starrag a fait fabriquer un outil de coupe spécial qui a été livré au laboratoire d’Amorphology à Pasadena, en Californie, ainsi que plusieurs pièces échantillons qui ont montré qu’il était possible d’usiner le BMG avec une grande précision.

« Nous nous sommes attachés à trouver les constructeurs de machines-outils offrant la plus grande précision pour les micro-composants afin de déterminer quel fournisseur répondait à nos besoins en matière de prototypage rapide, de fraisage d’inserts de moules et de post-trai-tement, dans le but de nous procurer la machine qui répondait le mieux à nos besoins », explique Jason Riley, Chief Operating Officer d’Amorphology. La machine Bumotec s191H surpassait toutes les autres machines d’usinage.

Une relation axée sur la croissance de l’entreprise

Starrag nous a demandé de leur envoyer des documents, ainsi que les fichiers de CAO des prototypes de micro-mécanismes de transmission d’Amorphology, ce que nous avons fait. Des tests d’usinage ont été réalisés dans les laboratoires de Starrag basés en Suisse et dans le Kentucky. « Nous avons fabriqué plusieurs lots d’échantillons de mécanismes de transmission, qui ont été évalués par Amorphology. Ils ont été impressionnés par les résultats extrêmement précis de la machine Bumotec s191H », déclare Greg Dunkley, Starrag Vice President Sales Precision Engineering North america. « Sur cette base, nous avons discuté de la manière dont nous pourrions travailler ensemble pour développer nos entreprises respectives. Il a été convenu qu’Amorphology présenterait la machine Bumotec s191H dans son laboratoire de Pasadena à ses clients et aux nôtres. » Amorphology utilisera la machine Bumotec s191H pour produire une grande variété de pièces, des inserts de moules aux prototypes de mécanismes de transmission fabriqués rapidement, tout comme les autres BMG et les pièces métalliques traditionnelles.
« Nous ciblons des pièces de haute précision avec des tolérances inférieures à 5 μm sur certaines dimensions », explique Jason Riley. « La plus grande partie de notre travail est axée sur le prototypage rapide et la production en grandes quantités de plusieurs centaines d’unités. »

Les BMG et autres métaux amorphes ont des propriétés améliorées par rapport à l’acier, au titane et à l’aluminium. Les brevets d’Amorphology pour divers alliages métalliques sont basés sur le développement de mécanismes de transmission pour des applications dans l’espace et à des températures extrêmement basses. Les métaux amorphes sont une classe d’alliages non cristallins qui se comportent différemment des autres matériaux pendant l’usinage et la formation de copeaux.

« La machine Bumotec nous apporte les fonctionnalités de fraisage et de tournage dont nous ne disposons pas actuellement, ainsi qu’une capacité de production accrue », déclare Jason Riley. « Cette machine complète nos possibilités actuelles et nous offre de nouvelles fonctionnalités. »

Cobots, robots et dispositifs médicaux

« La machine Bumotec s191H nous offre des possibilités uniques », ajoute Stephen Ceplenski. « La machine peut usiner nos alliages avec précision, de la pièce unique à des centaines de pièces, sans nécessiter de personnel. »

Outre la fabrication de mécanismes de transmission pour les applications aérospatiales, Amorphology produit également des engrenages pour les cobots, les robots et les appareils médicaux. Par exemple, la plupart des cobots utilisent des mécanismes de transmission ondulés dont le composant principal est une spline flexible. Ces composants sont complexes, fins et jouent un rôle important : déplacer le bras du robot avec précision.

De nombreuses pièces destinées aux robots, aux cobots et aux appareils médicaux peuvent être coulées ou moulées par injection, mais les micro-pièces doivent parfois être retravaillées pour obtenir des tolérances extrêmement élevées. La ligne de produit Bumotec de Starrag s’est spécialisée dans les machines destinées à l’industrie horlogère suisse », explique Greg Dunkley, « Les centres d’usinage Bumotec ont donc obtenu d’excellents résultats en matière d’usinage de micro-mécanismes de transmission de haute qualité. »

La machine Bumotec s191H est le résultat de la combinaison de la mécanique suisse et des dernières technologies d’entraînement des axes. La base de la machine en fonte à trois points et les entraînements linéaires éliminent les vibrations, ce qui se traduit par une finition de surface exceptionnelle. Une cinématique et une gestion thermique avancées permettent de réaliser de nombreuses opérations d’usinage à grande vitesse avec un encombrement réduit.

« Nous pensons que la machine Bumotec s191H produira nos propres micro-mécanismes de transmission sans lubrification pour les robots et les appareils médicaux », déclare Stephen Ceplenski. « Nous usinerons nos alliages brevetés en très petites tailles lorsque notre processus de moulage par injection n’est pas nécessaire en raison des volumes de production. »

La proposition de valeur pour Starrag réside dans le fait que les essais et ajustements réalisés avec ces métaux amorphes seront développées sur le centre Bumotec. « Tout le monde a des valeurs caractéristiques préprogrammées pour des alliages courants comme l’aluminium », explique Stephen Ceplenski. « Mais qu’en est-il des métaux amorphes ? Nous développerons ces valeurs caractéristiques sur la machine Bumotec, et au fur et à mesure de notre croissance, nous serons le seul site au monde à pouvoir les utiliser. »

Une rencontre fortuite dans un pays lointain débouche sur une relation d’affaires qui sera hors du commun, et sur une étape dans l’usinage CNC des métaux amorphes qui pourrait changer l’avenir.