Une technologie de mesure innovante avec mandrin pneumatique garantit une précision maximale
La technologie d’injection constitue un composant clé des moteurs de grande puissance modernes. L’entreprise suisse DUAP AG a largement contribué au développement de cette technologie exigeante. Afin de garantir la qualité élevée de ses produits, DUAP s’appuie sur l’expertise remarquable en rectification intérieure de la KELLENBERGER VM1000, associée à une mesure par mandrin pneumatique de très haute précision.
L’histoire de DUAP AG débute en 1943 avec le développement et la fabrication de machines de forage profond, de machines rotatives à transfert, de machines d’usinage des extrémités ainsi que de systèmes d’injection, principalement destinés à des clients des secteurs de la construction navale et de la production d’énergie. Aujourd’hui encore, l’entreprise concentre essentiellement ses activités sur le développement et la fabrication de systèmes d’injection pour moteurs de grande puissance utilisant des carburants liquides et gazeux. Ces moteurs sont employés dans le monde entier dans des domaines d’application et des plages de puissance très variés, notamment dans la navigation maritime, la production d’énergie et les locomotives.
Les compétences clés de l’entreprise en matière d’usinage tendre, de traitement thermique et d’usinage dur lui permettent d’atteindre un taux d’intégration de fabrication de 95 %. Elles contribuent également à une activité performante de sous-traitance industrielle, qui fait partie intégrante du concept de production de DUAP. La production est réalisée exclusivement sur
le site de Herzogenbuchsee, où travaillent plus de 90 des 140 collaborateurs de l’entreprise. Son réseau commercial, quant à lui, est résolument tourné vers l’international.
Le développement continu de la technologie d’injection chez DUAP contribue de manière significative au respect de réglementations environnementales toujours plus strictes, tout en améliorant la rentabilité et la durée de vie des moteurs à combustion de grande puissance.
« Nos nouveaux développements se concentrent sur des systèmes d’injection destinés à des carburants alternatifs tels que le méthanol, l’ammoniac, l’hydrogène ainsi que sur des applications bi-carburation (Dual Fuel). Dans ce domaine, nous sommes un leader mondial de l’innovation », explique Matthias Scheurer.
Fort de 26 années d’expérience au sein de DUAP, il a acquis une expertise approfondie qu’il met aujourd’hui à profit dans ses fonctions de chef de projet en ingénierie des procédés, poste qu’il occupe depuis cinq ans. Il est notamment responsable des évaluations techniques, de l’optimisation des processus et des investissements en machines.
Parallèlement à son activité professionnelle, Matthias Scheurer transmet également son savoir-faire en tant que chargé de cours en technologie de production à l’École technique supérieure de Berne, où il forme les futurs spécialistes de la production et techniciens en génie mécanique.
Injecteur diesel Common Rail DUAP pour l’allumage de carburants gazeux complexes et de carburants alternatifs
Matthias Scheurer connaît parfaitement les nombreux défis liés à la fabrication des composants des systèmes d’injection, tels que les corps de buse, les sièges de soupape ou encore les alésages de guidage. La rectification des petits et très petits diamètres compte parmi les procédés d’usinage les plus exigeants. Des critères tels que la qualité de surface et la précision dimensionnelle sont déterminants pour les performances ultérieures du moteur. Même de légers défauts de forme ou de surface peuvent avoir une incidence négative sur l’étanchéité, la pression d’injection, la qualité de pulvérisation et, par conséquent, sur la consommation de carburant ainsi que sur les émissions.
Pour ce type d’usinage, seules des rectifieuses CNC de haute précision équipées d’une compensation active de la température, de systèmes de mesure de position à haute résolution,
d’un dressage automatique et d’une technologie de mesure intégrée peuvent garantir une production en série économique au plus haut niveau de qualité. Une rigidité et une dynamique maximales, des guidages ultra-précis, des axes sans jeu ainsi qu’une excellente stabilité thermique sont des conditions indispensables pour usiner de très petits diamètres avec une qualité élevée et parfaitement reproductible.
Afin de relever les nombreux défis associés aux opérations de rectification, les responsables de DUAP ont décidé, en 2025, d’investir dans une rectifieuse cylindrique KELLENBERGER VM1000. Cet investissement permet d’atteindre de manière fiable et répétable la précision requise dans la plage du micromètre (µm), tout en garantissant une parfaite maîtrise du procédé.
L’acquisition de la KELLENBERGER VM1000 permet à DUAP de garantir que même les plus petits diamètres répondent, après usinage, aux exigences les plus élevées en matière de précision.
VM1000 – Une rectification de haute précision, même pour les plus petits diamètres
La KELLENBERGER VM1000 est optimisée pour la rectification cylindrique intérieure et extérieure universelle et flexible de pièces complexes jusqu’à une longueur de 600 mm et un diamètre de rotation de 300 mm.
Son principal atout réside dans le domaine de la rectification intérieure, où elle est capable d’usiner avec une précision maximale même les plus petits diamètres.
Pour répondre aux exigences élevées de DUAP, la VM1000 s’avère être la solution idéale. La diversité des pièces usinées va en effet de très petits composants destinés aux systèmes d’injection de moteurs jusqu’aux bagues de roulements à billes, aux éléments de transmission, aux composants hydrauliques ainsi qu’à des pièces complexes destinées à la construction de machines-outils.
La VM1000 est équipée de guidages hydrostatiques sur l’ensemble de ses axes. Ces axes linéaires hautement dynamiques, dotés des guidages KELLENBERGER HYDROLIN® développés en interne, sont exempts de jeu et permettent d’atteindre des précisions de positionnement de l’ordre du nanomètre. Les pièces peuvent ainsi être rectifiées avec une précision exceptionnelle, tout en garantissant une répétabilité maximale et une disponibilité élevée de la machine pendant toute sa durée de vie.
L’un des points forts de la machine réside dans ses deux axes B hydrostatiques de haute précision : l’axe B1, équipé d’une tourelle porte-broches, et l’axe B2, doté d’une tourelle de table. Ceux-ci assurent également tous les mouvements nécessaires des systèmes de dressage et de mesure.
La tourelle porte-broches montée sur l’axe B1 est équipée d’une tête de rectification particulièrement compacte et unique en son genre, offrant une configuration flexible pouvant accueillir jusqu’à quatre broches de rectification. Cette conception permet un positionnement optimal des broches et des capteurs de mesure, autorisant l’usinage de pratiquement toutes les géométries de pièces, ainsi que la réalisation de plusieurs opérations de rectification intérieure et extérieure en un seul serrage.
L’axe X mobile et l’axe B2 orientable permettent un accès optimal pour la mesure des diamètres intérieurs. La mesure précise d’alésages de seulement quelques millimètres de diamètre impose en effet des exigences particulièrement élevées aux systèmes de mesure en cours de processus ou de contrôle final. Comme une mesure en cours de rectification n’est pas possible pour des diamètres intérieurs très réduits, il a fallu trouver une solution alternative.
Kellenberger ne s’est pas limité à optimiser le procédé de rectification intérieure, mais a également perfectionné l’ensemble du processus grâce à l’intégration d’un système de mesure par mandrin pneumatique. Cette technologie est considérée comme la méthode de mesure la plus précise et la plus économique pour les alésages intérieurs. Jusqu’alors, elle n’avait toutefois jamais été mise en œuvre sur une rectifieuse cylindrique.
Afin de relever ce défi, Patrick Zünd, responsable des solutions spéciales chez Kellenberger, a fait appel à une expertise externe dans le domaine de la métrologie. « La satisfaction de nos clients demeure notre priorité absolue », souligne Patrick Zünd. « C’est pourquoi nous collaborons toujours avec les meilleurs spécialistes dans chaque domaine d’expertise. »
Pour Patrick Zünd, spécialiste des applications spécifiques chez Kellenberger, ainsi que pour Björn Fehlbaum et Matthias Scheurer de DUAP, la mission en matière de précision de mesure est pleinement accomplie.
La mesure par mandrin pneumatique ne repose pas sur un contact mécanique avec l’alésage, mais sur la résistance que la paroi de celui-ci oppose à un flux d’air défini. Cette méthode présente un avantage majeur, notamment pour les diamètres intérieurs de quelques millimètres seulement, puisqu’aucune force de mesure n’est exercée sur la pièce.
Le mandrin pneumatique possède un diamètre extérieur correspondant presque exactement à celui de l’alésage à mesurer. Au niveau de la zone de mesure se trouvent de petites buses orientées radialement vers l’extérieur. De l’air est injecté à travers ces buses et l’appareil de mesure enregistre la contre-pression ou le débit d’air résultant. Cette valeur est corrélée, après étalonnage, au diamètre réel de l’alésage.
Associée à un système automatique de compensation de l’usure de l’outil, la mesure par mandrin pneumatique permet de garantir une très grande précision dimensionnelle tout au long de longues séries de production.
Les systèmes de mesure pneumatiques de haute qualité atteignent des répétabilités inférieures à 0,2 µm.
Le scepticisme initial laisse place à une confiance totale
« Au début, nous étions quelque peu sceptiques quant à la possibilité d’obtenir des résultats aussi bons que ceux prévus dans les calculs », explique Matthias Scheurer. « Mais tout a fonctionné exactement comme prévu. »
Matthias Scheurer en est toutefois convaincu : « Sans l’expertise de notre département de rectification intérieure, cette application ne se serait certainement pas déroulée aussi facilement. Il y a d’un côté l’aspect technique et, de l’autre, ce que j’appellerais le savoir-faire intuitif. Le responsable de notre atelier de rectification, Björn Fehlbaum, qui travaille dans l’entreprise depuis quinze ans, est à cet égard un véritable “murmureur de rectifieuses”. »
Aujourd’hui, après près d’une année d’expérience avec la VM1000, le bilan de Matthias Scheurer est entièrement positif, et pas seulement sur ce point : « La collaboration avec les responsables de Kellenberger a été excellente dans son ensemble. La formation dispensée par Andreas Petrassi, un formateur extrêmement compétent, nous a également permis de franchir une étape importante. Nous n’avons aussi que des éloges à formuler concernant le service après-vente : un petit incident technique survenu peu après la mise en service a été
résolu rapidement et sans complication. Actuellement, nous travaillons en équipe unique. Avec l’acquisition de la VM1000, notre objectif d’augmenter le nombre d’équipes de travail, y compris une équipe entièrement automatisée sans opérateur, est désormais plus proche que jamais. »
L’intégration du système de mesure par mandrin pneumatique a apporté un autre avantage : si une solution d’automatisation venait à être installée à l’avenir sur la VM1000 de DUAP, aucun dispositif de mesure supplémentaire ne serait nécessaire.
Mite Jovanov, opérateur de machine, apprécie la simplicité d’utilisation du logiciel BLUE Solution.
