Développement d’une machine et du contrôle d’un procédé d’usinage électrochimique pour matériaux difficiles à usiner

Résumé

Ce mémoire a pour but de faire des avancements dans le développement d’un procédé d’usinage électrochimique, la gravure chimique assistée par étincelage (Spark-Assisted Chemical Engraving, SACE). Le procédé SACE a des applications particulièrement pour la fabrication de formes à l’échelle des dizaines aux centaines de micromètres dans des matériaux durs et fragiles. Notamment, le verre, qui sera le cas à l’étude, est utilisé dans les systèmes micro-électromécaniques et microfluidiques. Le SACE est présentement un procédé académique, avec peu d’adoption en industrie. Ceci est dû à un manque de contrôle sur le procédé, menant à une mauvaise répétabilité des formes usinées. L’objectif principal de ce projet de recherche est l’identification d’un signal de rétroaction permettant un meilleur contrôle sur le procédé. La mesure du courant électrique passant par les électrodes est un bon candidat, et sera étudiée ici. Premièrement, la littérature en micro-usinage du verre a été revue. La niche que pourrait occuper le SACE dans l’industrie a été identifiée, principalement dans le contexte de prototypage rapide et production en petite série. Ensuite, l’état de l’art du SACE a été étudié. Les enjeux actuels ont été identifiés et des avenues de recherche pertinentes permettant d’améliorer le procédé et son adoption en industrie ont été proposés. Deuxièmement, deux machines SACE ont été conçues et développées. La première, ayant une très bonne précision de positionnement, offre de nombreuses avenues de recherche par sa flexibilité et facilité d’interface. Le système de contrôle de celle-ci a été programmé, incluant un module pour AutoCAD permettant la création de parcours d’outil spline. La seconde, simple et à faible coût, a permis de faire des essais à faible délai. Elle a été conçue et fabriquée à base d’une fraiseuse de bureau à commande numérique. Finalement, une étude a été complétée et soumise à une revue scientifique avec comme objet l’utilisation du signal de courant en usinage SACE. Des opérations SACE de base ont été exécutées avec la machine à faible-coût. Deux applications ont été proposées : un palpage sans contact, en profitant d’un pic dans le courant à l’approche de l’outil, et puis un monitorage de l’état du film gazeux entourant l’outil, ce qui affecterait la stabilité des décharges et l’uniformité de l’enlèvement de matière.

Date	20 déc. 2022
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Lucas Hof (Directeur(-trice))