FAQ

Questions fréquentess

Accès rapide :

  1. 1. Principes technologiques
  2. 2. Technologie médicale & implants
  3. 3. Industries chimique, pharmaceutique et agro-alimentaire
  4. 4. Pièces industrielles & construction mécanique
  5. 5. Aéronautique, aérospatiale et course automobile
  6. 6. Technologie des capteurs et électronique
  7. 7. Pièces métalliques issues de l’impression 3D
  8. 8. Propreté technique & absence de particules
  9. 9. Normes, certifications & conformité

Principes technologiques

Lors de l’usinage par extrusion de pâte abrasive, également connu sous le nom d’Abrasive Flow Machining (AFM), une pâte hautement visqueuse contenant des particules abrasives est pressée à travers la pièce sous une pression contrôlée.

La pâte agit comme un outil abrasif flexible qui s’adapte à la géométrie du composant.

Le procédé usine simultanément toutes les surfaces en contact avec le flux du produit abrasif, en particulier les alésages intérieurs, les canaux et les passages complexes inaccessibles aux outils conventionnels.

Ces termes désignent le même procédé et diffèrent essentiellement selon la langue et les traditions propres aux différents marchés.

Dans l’industrie germanophone, les termes « Strömungsschleifen » et « Druckfliessläppen » sont couramment utilisés, tandis qu’à l’échelle internationale le terme « Abrasive Flow Machining (AFM) » s’est imposé.

La technologie sous-jacente est identique.

L’usinage par extrusion de pâte abrasive est particulièrement adapté lorsque les procédés conventionnels, tels que l’ébavurage mécanique, atteignent leurs limites.

C’est généralement le cas pour :

les surfaces intérieures et les canaux qui ne sont pas directement accessibles ;

les alésages croisés et intersections complexes ;

les composants nécessitant une reproductibilité absolue.

Pour les composants particulièrement sensibles sur lesquels toute influence thermique ou chimique doit être exclue, l’ébavurage thermique (TEM) ou électrochimique (ECM) peut ne pas convenir.

Dans le domaine de la technologie médicale en particulier, l’usinage par extrusion de pâte abrasive est privilégié par rapport au TEM ou à l’ECM.

La pâte abrasive est constituée d’un milieu porteur viscoélastique auquel sont ajoutées des particules abrasives présentant une granulométrie et une concentration définies.

La viscosité ainsi que la taille et le type des particules sont spécifiquement adaptés à la tâche d’usinage.

Les abrasifs couramment utilisés vont du carbure de silicium et du carbure de bore jusqu’au diamant, selon la qualité de surface requise et le matériau de la pièce.

La formulation joue un rôle essentiel dans l’obtention d’un résultat reproductible.

Selon l’état initial et la géométrie de la pièce, l’usinage par extrusion de pâte abrasive permet d’atteindre des qualités de surface de l’ordre de Ra ± 0,1 µm.

Pour les applications relevant de l’Hygienic Design, notamment dans les industries pharmaceutique, chimique et agro-alimentaire, des rugosités de surface Ra < 0,38 µm sont régulièrement obtenues, conformément aux exigences applicables aux surfaces, conduites et raccords hygiéniques.

Oui. Le dispositif de serrage est conçu et fabriqué individuellement pour chaque composant ou famille de composants.

Il dirige de manière ciblée le flux du produit abrasif à travers les zones à usiner tout en excluant les surfaces qui ne doivent pas être traitées.

Ce dispositif réalisé sur mesure constitue un facteur de qualité essentiel et contribue de manière déterminante à la reproductibilité du processus.

Dans notre galerie vidéos, vous pouvez voir toutes les étapes d’usinage en détail. Vous pouvez également consulter nos exemples avant/après.

Dans notre galerie vidéos, vous pouvez voir toutes les étapes d’usinage en détail. Vous pouvez également consulter nos exemples avant/après.

Technologie médicale & implants

Les implants médicaux en titane imposent des exigences extrêmement élevées en matière de qualité de surface et de reproductibilité.

L’usinage par extrusion de pâte abrasive (AFM) est une méthode éprouvée, car il fonctionne sans influence thermique ou chimique et permet d’usiner uniformément même des géométries d’implants complexes, telles que des alésages filetés, des filetages, des canaux ou des contre-dépouilles.

Le procédé peut être validé et intégré dans des processus de fabrication réglementés selon ISO 13485.

Des bavures ou stries résiduelles sur la surface d’un implant peuvent entraîner dans le corps une abrasion accrue, de la corrosion et des inflammations tissulaires.

Dans le cas de vis osseuses, de cupules acétabulaires ou d’implants rachidiens, les bavures peuvent également compromettre l’ostéointégration.

Un ébavurage fiable et maîtrisé est donc non seulement une question de qualité, mais également de sécurité du patient.

Les exigences varient en fonction du type et de la fonction de l’implant.

Les surfaces de glissement des implants articulaires nécessitent généralement des valeurs Ra inférieures à 0,05 µm.

Pour les implants ostéointégrés, tels que les implants dentaires, des microrugosités définies sont en revanche souhaitables afin de favoriser l’adhésion cellulaire.

Oui. L’usinage par extrusion de pâte abrasive est un processus paramétrable et reproductible.

La pression, le nombre de cycles, la formulation de la pâte et la géométrie du dispositif peuvent être intégralement documentés et qualifiés.

Cela rend le procédé compatible avec les exigences de validation selon ISO 13485 et FDA 21 CFR Part 820.

Stäheli dispose d’une longue expérience dans la documentation des processus d’usinage destinés aux secteurs réglementés.

Vous trouverez ici de plus amples informations ainsi que des exemples.

Vous trouverez ici de plus amples informations ainsi que des exemples.

Industries chimique, pharmaceutique et agro-alimentaire

Les cordons de soudure présents dans les conduites, collecteurs et vannes sont particulièrement susceptibles de favoriser la formation de germes et les dépôts de produits.

L’usinage par extrusion de pâte abrasive permet de réduire les surépaisseurs de soudure et les colorations thermiques à l’intérieur des tubes et raccords jusqu’à des valeurs de rugosité Ra < 0,38 µm, conformément aux exigences de l’Hygienic Design selon EHEDG et les 3-A Sanitary Standards.

Le procédé permet également d’atteindre des zones inaccessibles aux outils rotatifs ou manuels.

Pour les surfaces en contact avec le produit dans les industries pharmaceutique et agro-alimentaire, une rugosité Ra ≤ 0,8 µm est généralement requise et, dans les zones critiques, Ra ≤ 0,38 µm conformément aux directives EHEDG.

Ces valeurs réduisent les zones mortes, empêchent la formation de biofilms et permettent un nettoyage CIP/SIP fiable.

L’usinage par extrusion de pâte abrasive permet d’atteindre ces valeurs même sur des surfaces intérieures difficiles d’accès, telles que les intersections, les raccords de réduction ou les sièges de vannes.

Oui. L’usinage par extrusion de pâte abrasive convient particulièrement bien au polissage intérieur des tubes, conduites et raccords. Comme le produit abrasif usine simultanément toute la section intérieure, il permet d’obtenir une finition homogène et reproductible sur toute la longueur. Cela est particulièrement avantageux au niveau des soudures, des rayons de tubes et des transitions de section. .

Les collecteurs et vannes multivoies présentent des intersections et des arêtes intérieures inaccessibles aux outils conventionnels.

L’AFM presse le produit abrasif simultanément à travers tous les passages et permet ainsi d’ébavurer également les arêtes situées à l’intersection de deux alésages.

Le résultat est une surface intérieure lisse et exempte de bavures, sans endommager la géométrie extérieure ni les surfaces d’étanchéité.

Vous trouverez ici de plus amples informations ainsi que des exemples.

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Pièces industrielles & construction mécanique

Les alésages croisés dans les blocs hydrauliques génèrent aux intersections des bavures secondaires tranchantes qu’il est difficile d’éliminer complètement par des méthodes mécaniques.

L’AFM usine toutes les parois des canaux et les intersections en une seule étape de processus.

Le produit abrasif atteint tous les points d’intersection et élimine les bavures de manière reproductible, sans risque de laisser des particules dans le système.

Des parois rugueuses dans les passages d’huile augmentent la résistance à l’écoulement et peuvent favoriser les dépôts. L’AFM réduit de manière ciblée la rugosité des surfaces intérieures des canaux, ce qui améliore le débit, minimise les pertes de pression et réduit le risque d’entraînement de particules par abrasion. Dans les transmissions haute performance et les systèmes hydrauliques, cela peut améliorer de manière mesurable l’efficacité et la durée de vie.
Non. L’AFM est un procédé purement mécanique et abrasif qui ne génère pas de chaleur. Il n’entraîne donc aucune modification de la structure du matériau, aucune déformation ni aucune contrainte résiduelle. L’enlèvement de matière est sélectif et contrôlé. Il se concentre principalement sur les bavures et les pics de rugosité et non sur l’ensemble des surfaces. Les tolérances serrées et les ajustements sont ainsi préservés. Vous trouverez ici de plus amples informations ainsi que des exemples.

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Aéronautique, aérospatiale et course automobile

Les canaux de refroidissement présents dans les aubes de turbines et les composants de chambres de combustion sont extrêmement étroits et présentent des géométries complexes, ce qui empêche l’utilisation d’outils conventionnels. L’AFM est l’un des rares procédés permettant d’ébavurer et de lisser ces canaux de manière reproductible. Une meilleure qualité de la paroi intérieure des canaux réduit les contraintes thermiques.
Oui. L’AFM est un processus entièrement documentable et qualifiable, avec des paramètres d’entrée et de sortie définis. Le contrôle du processus, la traçabilité et la répétabilité peuvent être garantis. Le procédé est compatible avec les systèmes de gestion de la qualité selon AS9100 ainsi qu’avec les exigences de processus pertinentes pour Nadcap.
Dans la course automobile, les composants traités par AFM sont utilisés de manière ciblée pour optimiser l’écoulement. Les canaux d’huile dans les bielles, vilebrequins et blocs moteurs sont lissés afin de minimiser la résistance à l’écoulement et d’améliorer la formation du film lubrifiant. Parallèlement, les entailles et microdéfauts peuvent être éliminés des surfaces des pièces fortement sollicitées, ce qui augmente leur résistance à la fatigue.

Oui. En raison de sa dureté et de sa sensibilité à la chaleur, le titane est difficile à travailler avec de nombreux procédés d’ébavurage conventionnels.

L’AFM ne génère pas de chaleur et la formulation de la pâte abrasive peut être spécifiquement adaptée au titane.

Le procédé fournit également des résultats reproductibles sur des composants en titane présentant des canaux étroits et des géométries intérieures complexes.

Vous trouverez ici de plus amples informations ainsi que des exemples.

Technologie des capteurs et électronique

Les boîtiers de capteurs sont souvent fabriqués à partir de matériaux sensibles et présentent des alésages avec des tolérances serrées.

Les procédés d’ébavurage mécanique peuvent modifier la géométrie de l’alésage.

L’AFM élimine sélectivement les bavures au niveau des arêtes sans provoquer de modifications dimensionnelles des surfaces d’ajustement.

Oui, en fonction de la section minimale.

L’AFM peut usiner des canaux et des alésages à partir d’environ 0,5 mm de diamètre, à condition d’adapter en conséquence la viscosité et la taille des particules de la pâte abrasive.

Pour des structures encore plus fines, des produits spécifiques à faible viscosité sont utilisés.

Stäheli conseille ses clients au cas par cas afin de déterminer à partir de quelle géométrie l’AFM peut être utilisé efficacement.

Dans les composants électroniques, les bavures peuvent provoquer des courts-circuits électriques, notamment lorsque des particules métalliques se détachent et pénètrent dans des zones conductrices.

Des dysfonctionnements mécaniques dus à des canaux obstrués ou à des surfaces d’étanchéité endommagées sont également possibles.

L’absence de bavures constitue donc une exigence fonctionnelle dans le domaine de la technologie des capteurs et de l’électronique.

Oui. Les composants sous ultravide imposent des exigences élevées en matière de qualité de surface et d’absence de particules. Grâce à une pâte spécialement formulée pour les exigences de polissage, il est possible d’atteindre de faibles valeurs Ra < 0,2 µm. Des processus de nettoyage ultérieurs dans des installations de lavage à ultrasons garantissent la propreté particulaire requise.
Vous trouverez ici de plus amples informations ainsi que des exemples. Vous pouvez également consulter notre Success Story avec Kistler.

Pièces métalliques issues de l’impression 3D

Les pièces métalliques issues de procédés d’impression 3D tels que SLM, DMLS et EBM présentent généralement des surfaces rugueuses et irrégulières, en particulier dans les canaux intérieurs, les structures en treillis et les surplombs. Ces zones sont inaccessibles aux fraises, outils abrasifs ou outils manuels. L’AFM est l’un des rares procédés permettant de lisser de manière reproductible les surfaces intérieures de pièces fabriquées par fabrication additive.

Selon le matériau et les paramètres d’impression, les surfaces SLM brutes présentent des valeurs Ra comprises entre 5 et 20 µm.

L’AFM permet de réduire ces valeurs à Ra < 1 µm et, avec plusieurs cycles d’usinage, à Ra < 0,5 µm, y compris dans les canaux de refroidissement ou d’écoulement intérieurs.

Cela est particulièrement important pour les composants aérospatiaux et de technologie médicale, pour lesquels l’impression 3D est de plus en plus utilisée.

Les canaux de refroidissement conformes des moules d’injection sont aujourd’hui fréquemment réalisés par impression 3D.

Les parois intérieures rugueuses de ces canaux augmentent la résistance à l’écoulement et réduisent les performances de refroidissement.

L’AFM lisse de manière ciblée les surfaces intérieures des canaux et améliore ainsi le transfert thermique et l’efficacité de l’écoulement, sans affecter la géométrie extérieure complexe de l’outil.

Après impression, les implants en titane ou en CoCr présentent des surfaces rugueuses et irrégulières susceptibles de favoriser les dépôts de protéines et une adhésion cellulaire indésirable. L’AFM lisse ces surfaces jusqu’à des valeurs Ra définies et élimine les particules libres ainsi que les couches d’oxyde. Cela améliore la biocompatibilité tout en permettant de régler de manière ciblée la rugosité de surface dans les zones destinées à l’ostéointégration.

Vous trouverez ici de plus amples informations ainsi que des exemples.

Propreté technique & absence de particules

La propreté technique décrit l’état d’un composant en termes de contamination particulaire et de résidus après l’usinage. Les normes de référence sont VDA 19 pour l’industrie automobile et ISO 16232 en tant que norme internationale. Elles définissent des valeurs limites concernant la taille, le nombre et la nature des particules présentes sur les surfaces en contact avec le produit. Pour les composants critiques pour la sécurité utilisés dans les systèmes hydrauliques, électroniques et de technologie médicale, le respect de ces normes constitue une exigence fondamentale de qualité.
Après l’usinage, le produit abrasif est évacué de la pièce par soufflage, puis celle-ci est nettoyée au moyen de processus de lavage aux ultrasons élaborés. Pour les dispositifs médicaux, le processus de lavage est validé. Cet aspect est également pertinent pour les systèmes hydrauliques, la technologie des capteurs et les boîtiers électroniques, dans lesquels des particules résiduelles peuvent provoquer des dysfonctionnements ou des défaillances.

Dans les composants électroniques, des particules métalliques libres, ou « whiskers », peuvent provoquer des courts-circuits électriques et rendre inutilisables des boîtiers miniaturisés.

Dans les systèmes hydrauliques, les particules résiduelles entraînent une usure des vannes et peuvent provoquer une défaillance du système.

Dans le domaine de la technologie médicale, la présence de particules sur des implants constitue un risque direct pour la sécurité du patient.

L’AFM minimise ces risques grâce à un processus intrinsèquement peu générateur de particules. Sur demande, Stäheli peut également soumettre les composants après usinage à un contrôle de propreté conformément à VDA 19 / ISO 16232.

Normes, certifications & conformité

Stäheli usine des composants destinés à des secteurs réglementés tels que la technologie médicale, l’aérospatiale et l’industrie pharmaceutique.

Les processus d’usinage peuvent être intégralement documentés et sont alignés sur les exigences des normes ISO 13485 et ISO 9001.

Pour chaque commande, les paramètres de processus, la géométrie du dispositif et les preuves de qualité sont documentés.

Des rapports de contrôle et des documentations de processus sont disponibles sur demande.

Pour chaque commande d’usinage, les paramètres de processus pertinents sont définis : pression, nombre de cycles, spécification de la pâte, géométrie du dispositif ainsi que, selon les exigences, rugosité initiale et finale. Cette documentation permet une traçabilité complète et constitue la base des validations de processus selon ISO 13485. Stäheli fournit sur demande les rapports de contrôle et protocoles de processus correspondants. Dans notre galerie vidéos, vous pouvez voir toutes les étapes d’usinage en détail. Vous pouvez également consulter nos exemples avant/après.

Dans notre galerie vidéos, vous pouvez voir toutes les étapes d’usinage en détail. Vous pouvez également consulter nos exemples avant/après.