Le moule est un équipement de base dans l'industrie automobile. Plus de 90 % des pièces et composants nécessaires à la production automobile sont fabriqués à l'aide de moules. Selon Luo Baihui, expert en moules, environ 1 500 moules sont nécessaires à la fabrication d'une voiture standard, dont plus de 1 000 moules d'emboutissage. Lors du développement de nouveaux modèles, 90 % du travail est consacré à la modification du profil de la carrosserie. Environ 60 % du coût de développement de ces nouveaux modèles est alloué à la conception de la carrosserie, aux procédés d'emboutissage et aux équipements associés. Enfin, environ 40 % du coût de fabrication d'un véhicule correspond aux coûts d'emboutissage et d'assemblage des pièces de carrosserie.
Dans le développement de l'industrie des moules automobiles, tant au niveau national qu'international, la technologie des moules a connu les tendances de développement suivantes.
1. La simulation du processus d'emboutissage (CAE) est plus importante
Ces dernières années, avec le développement rapide des logiciels et du matériel informatique, la simulation numérique (IAO) du processus d'emboutissage joue un rôle de plus en plus important. Dans les pays développés comme les États-Unis, le Japon et l'Allemagne, l'IAO est devenue une composante essentielle de la conception et de la fabrication des moules. Elle est largement utilisée pour prédire les défauts d'emboutissage, optimiser le processus d'emboutissage et la structure du moule, améliorer la fiabilité de sa conception et réduire le temps d'essai des moules. De nombreuses entreprises chinoises de fabrication de moules automobiles ont également réalisé des progrès significatifs dans l'application de l'IAO et obtenu d'excellents résultats. L'utilisation de l'IAO permet de réduire considérablement le coût des moules d'essai et de raccourcir le cycle de développement des moules d'emboutissage, ce qui en fait un moyen important de garantir leur qualité. L'IAO transforme progressivement la conception des moules, passant d'une approche empirique à une approche scientifique.
2. La position de la conception 3D du moule est consolidée.
La conception tridimensionnelle du moule est un élément essentiel de la technologie de moulage numérique et constitue le fondement de l'intégration de la conception, de la fabrication et du contrôle des moules. Des entreprises telles que Toyota et General Motors aux États-Unis ont mis en œuvre la conception tridimensionnelle de moules et obtenu d'excellents résultats. Certaines méthodes de conception de moules 3D utilisées à l'étranger méritent d'être étudiées. Outre sa capacité à faciliter la fabrication intégrée, la conception tridimensionnelle du moule présente un autre avantage : elle simplifie le contrôle des interférences et permet d'effectuer une analyse des interférences de mouvement, résolvant ainsi un problème inhérent à la conception bidimensionnelle.
Troisièmement, la technologie des moules numériques est devenue la tendance dominante.
Ces dernières années, le développement rapide de la technologie des moules numériques s'est avéré une solution efficace à de nombreux problèmes rencontrés lors du développement des moules automobiles. Cette technologie consiste à appliquer l'informatique ou les technologies de conception assistée par ordinateur (CAO) au processus de conception et de fabrication des moules. S'appuyant sur l'expérience réussie des entreprises nationales et internationales de fabrication de moules automobiles en matière d'application des technologies de conception assistée par ordinateur, la technologie des moules automobiles numériques comprend principalement les aspects suivants : ① Conception pour la fabrication (DFM) : la fabricabilité est prise en compte et analysée dès la conception afin de garantir le succès du processus. ② Technologies auxiliaires pour la conception du profil du moule : développement de technologies de conception de profil intelligentes. ③ Assistance à l'analyse et au processus d'emboutissage par éléments finis (IAO), permettant de prédire et de résoudre les défauts et problèmes de formage potentiels. ④ Remplacement de la conception bidimensionnelle traditionnelle par une conception tridimensionnelle de la structure du moule. ⑤ Utilisation des technologies CAPP, FAO et CAT dans le processus de fabrication des moules. ⑥ Gestion et résolution, grâce aux technologies numériques, des problèmes rencontrés lors des essais de moules et de la production par emboutissage.
Quatrièmement, le développement rapide de l'automatisation du traitement des moules
Les technologies et équipements de pointe en matière d'usinage constituent un pilier essentiel de l'amélioration de la productivité et de la garantie de la qualité des produits. Il est fréquent que les entreprises spécialisées dans les moules automobiles de pointe disposent de machines-outils à commande numérique (CNC) à double table de travail, de changeurs d'outils automatiques (ATC), de systèmes de contrôle photoélectriques pour l'usinage automatisé et de systèmes de mesure en ligne des pièces. L'usinage à commande numérique a évolué, passant du simple usinage de profils à l'usinage complet de surfaces profilées et structurelles, et de l'usinage à moyenne et basse vitesse à l'usinage à haute vitesse. Le développement des technologies d'automatisation des procédés est par ailleurs très rapide.
5. La technologie d'emboutissage des tôles d'acier à haute résistance représente l'avenir du développement.
L'acier à haute résistance présente d'excellentes caractéristiques en termes de limite d'élasticité, d'écrouissage, de répartition des contraintes et d'absorption d'énergie d'impact, ce qui explique son utilisation croissante dans l'automobile. Actuellement, les aciers à haute résistance utilisés pour l'emboutissage automobile comprennent principalement l'acier à durcissement par peinture (acier BH), l'acier biphasé (acier DP) et l'acier à plasticité induite par transformation de phase (acier TRIP). Le projet international de carrosserie ultra-légère (ULSAB) prévoit que 97 % des véhicules conceptuels avancés (ULSAB-AVC) lancés en 2010 seront composés d'acier à haute résistance. La proportion d'acier à haute résistance avancé dans les matériaux utilisés pour les véhicules dépassera 60 %, et l'acier biphasé représentera 74 % des tôles d'acier automobiles. Les aciers doux principalement utilisés dans la fabrication des aciers IF seront remplacés par des aciers à haute résistance, tandis que les aciers faiblement alliés à haute résistance seront remplacés par des aciers biphasés ou des aciers à ultra-haute résistance. Actuellement, l'utilisation de tôles d'acier à haute résistance pour les pièces automobiles nationales se limite principalement aux éléments de structure et aux poutres, et la résistance à la traction des matériaux utilisés est généralement inférieure à 500 MPa. Par conséquent, la maîtrise rapide de la technologie d'emboutissage des tôles d'acier à haute résistance constitue un enjeu majeur et urgent pour l'industrie chinoise des moules automobiles.
6. De nouveaux produits de moulage seront lancés en temps voulu.
Avec le développement de la haute efficacité et de l'automatisation de la production de pièces automobiles embouties, l'utilisation des matrices progressives dans ce domaine va se généraliser. Les pièces embouties de formes complexes, notamment certaines pièces de petite et moyenne taille qui nécessitaient plusieurs jeux de matrices de poinçonnage selon le procédé traditionnel, sont de plus en plus souvent réalisées à l'aide de matrices progressives. La matrice progressive est un moule de haute technologie, complexe à fabriquer, exigeant une grande précision et un cycle de production long. La matrice progressive multi-stations deviendra l'un des moules les plus importants en Chine.
Sept, les matériaux de moule et la technologie de traitement de surface seront réutilisés.
La qualité et les performances des matériaux de moule sont des facteurs essentiels qui influent sur la qualité, la durée de vie et le coût des moules. Ces dernières années, outre l'introduction continue d'une variété d'aciers à outils pour travail à froid à haute ténacité et haute résistance à l'usure, d'aciers à outils pour travail à froid trempés à la flamme et d'aciers à outils pour travail à froid issus de la métallurgie des poudres, l'utilisation de la fonte pour les matrices d'emboutissage de grande et moyenne taille à l'étranger s'avère prometteuse. Cette tendance se confirme. La fonte nodulaire présente une bonne ténacité et une excellente résistance à l'usure ; ses propriétés de soudage, d'usinabilité et de durcissement superficiel sont également bonnes, et son coût est inférieur à celui de la fonte alliée. De ce fait, elle est de plus en plus utilisée dans les matrices d'emboutissage pour l'automobile.
8. La gestion scientifique et l'informatisation constituent l'orientation du développement des entreprises de moules.
Date de publication : 11 mai 2021