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L'industrie québécoise de l'usinage

 

CRIQ et ministère du Développement économique, de l'Innovation et de l'Exportation
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L'usinage consiste à exploiter des machines-outils telles que les tours (y compris ceux à commande numérique), les visseuses automatiques, les aléseuses, les polisseuses, les fraiseuses et autres machines servant à travailler le métal pour produire des pièces et des équipements, autres que des machines complètes, destinés à être vendus. L'usinage est réalisé pour la fabrication sur mesure et la réparation.

Les principales innovations technologiques qu'on retrouve dans le domaine de l'usinage sont toutes liées à trois aspects : automatisation, informatisation et laser (machines à contrôle numérique ou assistées par ordinateur). Ces technologies se sont développées rapidement au cours des dernières années et continuent à se perfectionner. Au fur et à mesure qu'elles se démocratisent, leur prix baissent de façon considérable et elles deviennent ainsi beaucoup plus accessibles à l'ensemble des entreprises du secteur, même aux plus petites.

De plus, on observe que la technique de l'électroérosion Electrical Discharge Machining (EDM) gagne beaucoup en popularité. L'électroérosion est un processus d'usinage essentiellement utilisé pour la fabrication de moules ou de matrices aux formes diverses et qui consiste à enlever de la matière par l'action d'une énergie dissipée entre une électrode, possédant la forme inverse, et la pièce de métal usinée. On distinguera deux phases principales : « l'ébauche » (ou phase d'enfonçage), qui se traduit par un enlèvement rapide et important de la matière, et la « finition », où le travail, plus lent et plus précis, conduit à l'obtention d'états de surface appropriés. Cette technique permet donc de remplacer en partie le polissage manuel des moules, un processus long et difficile.

Il y a aussi les systèmes d'usinage transfert qui sont conçus pour exécuter diverses opérations sur une même pièce, comme percer, fraiser, tourner, fileter, aléser, etc., et qui sont dotés d'un système de serrage spécial. La pièce à usiner est « transférée » d'une station d'usinage à la suivante. Ce système permet l'usinage simultané de plusieurs pièces serrées chacune dans leur propre position, l'une à côté de l'autre, sur une table tournante. De cette manière, il n'y a pas d'autre de temps de production qui est ajouté comme sur un système d'usinage séquentiel. Les avantages d'un tel système sont une haute productivité (pour une production annuelle de millions de pièces), une grande précision (positionnement de la table par indexage ± 0,0025 mm) et une flexibilité élevée (transformation rapide de la machine).

Technologies de substitution ou complémentaires

La métallurgie des poudres est une technologie qui permet de fabriquer un produit structural par la compression de poudre métallique dans une matrice suivie d'une densification à chaud appelée frittage, d'où l'appellation de pièces frittées. Les deux principales raisons qui incitent à choisir une pièce frittée au lieu d'une pièce usinée, forgée ou moulée résident dans le fait que les pièces frittées sont fabriquées à partir d'une technique efficace et peu coûteuse.

Avantages

Elle offre, entre autres avantages, la réduction ou l'élimination de l'usinage et des pertes de matières premières, de bonnes finitions de surface, et des propriétés d'autolubrification ainsi qu'une réduction des coûts de fabrication et d'assemblage.

Alliages utilisés

C'est une méthode fiable qui permet de produire, à un coût relativement bas, des pièces de divers métaux et alliages, de formes simples ou complexes et de dimensions souvent finales.

Pièces réalisées

Les engrenages, les arbres à cames, les bielles, certaines composantes des essuie-glaces et des systèmes d'échappement ainsi que diverses pièces mécaniques que l'on retrouve dans différents équipements en sont des exemples.

Le thixomoulage est un procédé innovant de moulage à l'état semi-solide qui consiste à couler sous pression un alliage à une température à laquelle coexistent les phases solides et liquides. Cette technique, dont le principe est connu depuis plus de 20 ans, se développe rapidement, depuis quelques années, et a actuellement atteint le stade de procédé industriel reconnu, pour certaines pièces de grande série, en alliage d'aluminium ou de magnésium.

Avantages

  • Permet d'obtenir directement des pièces aux cotes, sans usinage ultérieur ou avec une reprise d'usinage limitée.
  • La précision dimensionnelle est sensiblement identique à celle de la coulée sous pression.
  • Les défauts typiques des pièces moulées, comme la porosité, sont pratiquement supprimés, ce qui entraîne pour le même alliage des propriétés mécaniques supérieures à celles de la coulée sous pression.
  • L'usure des moules est plus limitée qu'en moulage traditionnel (ordre de 250 000 injections contre 150 000 en coulée sous pression).

Inconvénients

  • Le coût actuel du procédé est supérieur à celui de la coulée sous pression.
  • Ne se justifie que pour des grandes séries, comme pour le domaine de l'automobile

Alliages utilisés

Les alliages, qui ont fait l'objet d'études et d'applications en thixomoulage, sont principalement l'aluminium de fonderie et le magnésium.

Pièces réalisées

Les pièces actuellement réalisées concernent principalement l'automobile (rampes d'injection de carburant, cylindres de suspension hydraulique, distributeurs hydrauliques et supports moteurs), l'aérospatiale, les noeuds de structure (cadres de vélo) ainsi que les composants électroniques et les composants de communication.

Notons aussi la technologie de prototypage rapide qui se fait par apport itératif de matière (soit point par point, soit couche par couche), alors que, dans le cas des techniques d'usinage usuelles, on procède par enlèvement de matière (voir l'article sur le prototypage rapide à l'adresse suivante :
http://www.icriq.com/fr/productique_tfp/techniques_prototypage_2007-02-27.html).

Sondage

Les résultats d'un sondage 1 effectué auprès des entreprises québécoises oeuvrant dans le domaine de l'usinage peuvent être résumés ainsi :

Sur un horizon de 5 ans, le climat de confiance des acteurs du domaine de l'usinage s'avère positif puisque plus de 91 % d'entre eux estiment que les perspectives de développement du secteur sont de moyennement bonnes à excellentes.

La taille moyenne des ateliers d'usinage québécois est de 30 employés. La majorité d'entre eux, soit 80 %, vivent d'abord de sous-traitance, desservant des clientèles situées dans leur environnement immédiat. Moins de 40 % des entreprises concentrent leurs activités sur des produits maison. Le marché principal est régional pour plus de 82 % des répondants. Il s'agit d'un marché de proximité où les relations directes avec la clientèle, la rapidité et la qualité du service constituent la base d'affaires des entreprises. Certains souhaitent même offrir des services mobiles pour la réparation de pièces. L'enquête fait valoir la part prépondérante des industries des pâtes et papiers et de la forêt, des secteurs à fort caractère régional, mais qui connaissent des moments plus difficiles.

L'industrie de l'usinage, qui entretient un lien de dépendance envers le secteur manufacturier en général, subit les contrecoups des difficultés des secteurs mentionnés ci-dessus et de la forte concurrence des productions manufacturières asiatiques. Ces derniers offrent des produits à bas prix pour des productions à grand volume en raison d'une abondante main-d'oeuvre à bon marché. Confiants toutefois de la valeur de leur prestation et de la qualité de leurs produits et des services offerts, la majorité des répondants estiment se positionner favorablement par rapport à la concurrence américaine ou canadienne. Qualité pour qualité, cette concurrence est soumise à des exigences réglementaires et environnementales semblables aux leurs et ne bénéficie pas d'un avantage marqué sur le prix, comparativement à la Chine et aux autres pays asiatiques. Pour affronter la concurrence des prix, près de 70 % des répondants ont choisi, pour les 3 à 5 années à venir, de s'orienter vers la production de pièces plus complexes. D'autre part, environ 30 % souhaitent continuer de lutter contre la production à grand volume et à bas prix en misant sur la qualité et la proximité.

Afin de produire des pièces plus complexes et d'augmenter la cadence sans majorer les coûts, les entreprises font l'acquisition d'équipements numériques qui représentent une partie de la solution. Sans remplacer totalement le travail plus conventionnel, qui demeure encore utilisé dans 90 % des ateliers, l'usinage automatisé occupe toutefois une place croissante. Selon leur perception, même s'ils ont l'impression que les techniques d'usinage conventionnelles se perdent avec l'automatisation, cette dernière ne peut remplacer totalement la connaissance polyvalente du métier et l'expertise qu'apporte avec les années, le fait d'avoir mis la main à la pâte. De plus, certains préfèrent miser sur l'expertise et la capacité de livrer des produits uniques ou sur mesure plutôt que de cibler uniquement une fabrication totalement automatisée et accessible à toute entreprise capable d'y mettre le prix, un domaine qui deviendra bientôt très compétitif.

Les problèmes de main-d'oeuvre figurent parmi les préoccupations exprimées. Malgré la présence croissante des outils automatisés, les méthodes de travail traditionnelles occupent toujours une large place dans les ateliers d'usinage. La relève, plus jeune, est attirée par les outils numériques, largement présents dans les programmes de formation. On semble moins motivé à « se salir les mains » et à maîtriser les techniques plus traditionnelles auxquelles les plus anciens associent la « connaissance du métier ». La disponibilité de stages semble nécessaire pour assurer une formation adaptée aux besoins. Les stages exigent toutefois beaucoup de temps de la part des entreprises et plusieurs jeunes, une fois formés, trouvent rapidement un emploi mieux payé ailleurs. La difficulté de recrutement apparaît dans la plupart des commentaires, une difficulté que l'on attribue à plusieurs facteurs, allant du manque d'information sur le métier jusqu'à la concurrence des salaires plus élevés dans d'autres secteurs industriels. On note donc un besoin d'assurer la relève d'une main-d'oeuvre spécialisée. C'est un des aspects sur lesquels travaillent divers comités sectoriels de main-d'¿uvre, dont le mandat est de contribuer à apporter des solutions adaptées de formation pour les besoins particuliers de l'industrie.

La rénovation du parc d'équipements et le passage graduel vers des équipements numériques sont devenus des objectifs incontournables. À cet égard, bien que plusieurs entreprises aient eu ou ont recours à des aides financières pour moderniser les équipements et les installations, les programmes d'aide existants semblent mal connus ou perçus comme trop complexes.

1 http://www.mdeie.gouv.qc.ca/fileadmin/sites/internet/documents/publications/pdf/Entreprises/secteurs_industriels/profils_industriels/ProfilUsinage.pdf  

Article mis en ligne le 30 avril 2007