CNC haute performance pour des roues très performantes

Pôle position en matière d'usinage

BBS Motorsport s'appuie sur les centres de tournage et de fraisage commandés par FANUC

Lors de l'usinage d’ébauches coulées et forgées de roues de Formule 1 et d'autres véhicules de course, c'est une véritable course contre la montre qui se joue. Le fabricant haut de gamme BBS Motorsport obtient de superbes résultats avec notamment ses centres d'usinages Matsuura. La technologie de commande et d'entraînement qui a sa préférence est celle du leader du marché, FANUC.

Il n'est pas difficile de comprendre que Roman Müller, directeur général de BBS Motorsport GmbH, voue une véritable passion aux sports motorisés. Il parle avec enthousiasme des roues en alliage légers développées et produites par sa société, mais aussi des succès remportés par les roues BBS depuis 40 ans dans toutes les classes de course automobile. Un exemple : tous les championnats du monde remportés par Michael Schumacher pour Ferrari l'ont été sur des roues BBS.

Il n'est donc pas surprenant que Roman Müller ait des exigences aussi élevées pour lui-même et pour son équipe : « Travaillant avec les principales écuries de courses, nous souhaitons développer les meilleures roues en alliage léger. Celles qui permettront au pilote d’obtenir ce centième de seconde d’avance qui peut être décisif. »

Partenaire à succès du sport automobile depuis 40 ans

L'histoire de la société est jalonnée de nombreuses avancées marquantes. Dès 1972, BBS (entreprise fondée en 1970) produit des roues en trois parties, composées d'un moyeu central, ainsi que d'une jante interne et d'une jante externe. Alors que ces dernières sont tenues en stock dans diverses tailles, le moyeu pré-monté est ajusté au dernier moment sur les véhicules. Grâce à ce système modulaire, de nombreuses versions peuvent être créées selon la largeur, le décalage de la jante et son diamètre. « Ces roues sur-mesure sont réalisées en une semaine, explique Roman Müller et le client peut alors lancer son véhicule de sport sur la piste ! »

Si les roues en trois parties restent populaires, elles sont aujourd’hui majoritairement remplacées par des roues monoblocs en alliage léger qui sont coulées ou forgées. Elles associent la légèreté des alliages spéciaux et une stabilité incomparable – sans aucun point faible, ainsi que le souligne Roman Müller. Pour garantir cela, de nombreuses inspections de production sont réalisées chez BBS Motorsport – la première avant l'usinage afin de s’assurer que la qualité des matériaux est bien conforme aux exigences. Des mesures sont ensuite réalisées en cours d’usinage, avant l’inspection tridimensionnelle finale de toutes les pièces dans la salle de mesure.

En ce qui concerne le poids, la rigidité et la durabilité, BBS a posé un jalon avec le développement de roues forgées en magnésium. Pour Roman Müller, c'est une formidable réussite : « Au début des années 90, Ferrari a été la première écurie de Formule 1 à utiliser nos roues en magnésium forgé. Aujourd'hui, ces roues sont devenues un standard et malheureusement nous ne sommes plus les seuls à en produire. »

Mais au delà des matériaux, BBS Motorsort excelle aussi par ses innovations qui ont défini de nouveaux standards en matière d'usinage. Par exemple, le ratio entre poids et stabilité peut être optimisé par l'usinage des rayons. Ce faisant, les parties de la roue qui n’apportent rien à la rigidité et qui représentent un poids inutile sont supprimées. Cette technologie, développée à l’origine par BBS est aujourd'hui imitée par beaucoup.

À la pointe de l'usinage

Afin de réaliser des usinages aussi complexes de manière rentable, le fabricant de roues doit être parfaitement équipé. Pour l'usinage, Roman Müller s'appuie sur deux fournisseurs essentiels : Mori Seiki fournit les tourneuses et Matsuura les fraiseuses. Ce que le propriétaire de la société apprécie le plus chez ces fournisseurs est la haute qualité qu'ils offrent sur le long terme. L'équipementier apprécie également la vitesse des centres d'usinage Matsuura : « Lorsque nous avons commencé avec l'usinage grande vitesse en 1999, nous avons testé les centres de plusieurs fabricants. Le modèle FX70 de Matsuura est de loin celui qui répondait le mieux à nos besoins d’usinage d’alliages légers. »

À cette époque BBS recevait généralement des ébauches préforgées proches des contours finaux, de sorte que seules des routines d'usinage et de perçage mineures étaient requises. La production de ces ébauches semi-finies nécessitait des outils de forgeage très onéreux, et ne devenait rentable qu’à partir d’un nombre assez élevé d'unités, cas rare en matière de course automobile.

Ainsi, l'équipe de Roman Müller a recherché une alternative et l'a trouvée avec l'usinage grande vitesse de disques forgés. Grâce aux machines de tournage et de fraisage, il devenait possible d’usiner n’importe quel contour, en fonction des besoins propres à chaque client. Roman Müller explique : « Si vous investissez dans une matrice à forger onéreuse, vous êtes coincés pour des années. Avec notre fraiseuse 5 axes, nous avons gagné en flexibilité et nous sommes en mesure de mettre des idées en œuvre en 2 semaines pour les proposer au client. »

La référence du marché en termes de technologie de commande et d'entrainement

Au cours des années qui ont suivi, BBS Motorsport est resté fidèle au fabricant Matsuura. Le responsable de la production, Francisco Serrano, se souvient : « Nous utilisons des machines-outils dotées de commandes et d'entraînements FANUC depuis des années et nous en sommes pleinement satisfaits. Les produits sont d'une qualité exceptionnelle ; durant toutes ces années, nous n'avons jamais eu le moindre problème. En outre, la structure des menus du système CNC est extrêmement simple. En 2007, nous avons donc décidé de commander à Matsuura des machines dotées d'une CNC 30i-A FANUC. » Il souligne également un avantage en production qui résulte de la constance du fabricant de CNC : les employés expérimentés qui sont familiers des produits FANUC peuvent facilement être affectés à d'autres machines sans avoir besoin de formation supplémentaire. De plus, un nombre limité de commandes réduit les coûts de formation et évite les erreurs.

Les opérateurs de machine sont principalement responsables des programmes CN. Ils sont assistés par des planificateurs de tâches qui utilisent un système de CAO/FAO externe, notamment pour les éléments aux formes sophistiquées. Pour ce faire, l'employé reçoit des sous-routines complètes qu'il associe à ses propres cycles de perçage et de tournage pour créer les programmes principaux. Il intègre ensuite les programmes de mesure requis pour le contrôle en cours de fabrication. Cela semble compliqué, mais avec le logiciel de programmation d'atelier Manual Guide i de FANUC, c'est très facile à gérer. En résumé, le logiciel combine deux univers de programmation en permettant une programmation à base de boîtes de dialogue d'un côté et une programmation au format DIN ISO ou à base de macros de l'autre. Chaque utilisateur peut donc choisir la méthode de programmation optimale– selon ses besoins et ses connaissances individuelles –. De plus, les diverses méthodes peuvent être rapidement combinées, et les programmes DIN ISO existants peuvent facilement être insérés et modifiés.

Des fonctions CNC particulièrement utiles

Pour l'usinage de ses roues, BBS Motorsport recherche le compromis parfait entre un temps de cycle court et un fini de surface de haute qualité. Conçue spécifiquement pour l'usinage grande vitesse (UGV) cinq axes, la CNC FANUC de la série 30i-A qui équipe les centres d'usinage MAM72-63V Matsuura constitue une aide précieuse. Elle est non seulement très rapide, mais propose également plusieurs fonctions pour l’usinage cinq axes, qui permettent d'exploiter de façon optimale le potentiel de la machine. Parmi celles-ci, le système de commande d'alimentation automatique AICC, développé spécialement pour l'UGV. Sous le terme AICC, qui signifie Artifical Intelligence Contour Control (contrôle des contours par intelligence artificielle), FANUC a regroupé des fonctions qui optimisent l'accélération et les routines de freinage et qui peuvent ajuster automatiquement les vitesses d'usinage des angles ou des segments d'un cercle. Ainsi, la fonctionnalité AICC prend dans une certaine mesure le contrôle du mouvement d’avance, afin de garantir que l'outil suivra le trajet prévu avec un haut degré de précision dans les contours.

Ceci présente un avantage, par exemple, en cas d'études de conception difficiles à mettre en œuvre, comme l'explique le responsable de production Francisco Serrano : « Nous avons récemment dû suivre le trajet d'orifices de perçage dont le diamètre commençait à 0,4 mm pour s'élargir progressivement. Même pour les très petits rayons, les bords devaient être acérés, ce qui nécessitait en conséquence un usinage complexe pendant le fraisage. Nous avons réussi à réaliser cette tâche grâce notre machine Matsuura équipée de commandes numériques FANUC. »

En règle générale, l'équipe de fabrication de BBS utilise des vitesses de rotation allant jusqu'à 27 000 min^-1 pour l'usinage d'alliages légers. Pour l'aluminium, le système utilise des vitesses d'alimentation de 8 à 10 m/s, pour le magnésium de 12 à 14 m/s, pour une avance en plongée de 5 mm. Pour faciliter la configuration des paramètres, BBS utilise la fonction de sélection des conditions d'usinage fournie par la commande CNC 30i-A FANUC qui permet à l'utilisateur de pondérer les facteurs de précision, la vitesse et la finition de surface. La commande définit alors seule les paramètres optimaux. Ce faisant, elle exploite la capacité de la commande à usiner des rainures et optimise la qualité du fini de la surface grâce à la fonction Nano Smoothing 2. Francisco Serrano déclare : « Avec les techniciens d'application Matsuura, nous définissons les données de découpe et les finis de surface souhaités et, à l'aide de cette fonction, nous les configurons sur toutes les machines. Ceci garantit une qualité d'usinage constante. »

Il apprécie également la disponibilité extrêmement élevée de tous les composants FANUC : « Au cours des 12 dernières années, nous avons eu besoin d'appeler le service après-vente FANUC seulement quatre fois. Parmi les problèmes rencontrés, l'un nous était imputable, deux autres ont été provoqués par une usure du matériel et seulement un problème était dû à une carte d'accès défectueuse. » Le responsable de production conclut de la façon suivante : « Au final, bien que la performance des machines soit décisive, nous avons eu une expérience tellement positive des commandes et entraînements FANUC que ces composants sont devenus des facteurs de choix importants dans notre processus d'achat d'une machine-outil. »

Des roues pour des courses automobiles internationales

Qu'il s'agisse de Formule 1, d'IndyCar, de courses d’endurance, de rallyes ou de trophées, de nombreuses écuries de course s'appuient sur les 40 années d'expérience de BBS Motorsport en matière de développement et de production de roues haut de gamme, fabriquées en aluminium ou en magnésium. Les spécialistes, basés depuis peu à Haslach im Kinzigtal, fournissent des roues complètement forgées ou en plusieurs parties qui visent toujours une aérodynamique optimale, un poids minimal et une rigidité idéale. La société, employant actuellement 26 personnes, dispose d’une capacité de production annuelle de 12 000 roues en alliage léger. En plus des écuries de course, les pilotes privés comptent parmi ses clients les plus importants. En tout, environ 40 % des commandes émanent de cette clientèle. Après une période difficile due à l'insolvabilité de sa maison mère, l'équipe de BBS Motorsport a pris, en 2012, un nouveau départ en tant que SARL allemande « GmbH ». Son principal actionnaire est une société japonaise qui distribue depuis des années les roues forgées de BBS en Asie.