La technologie de bridage par vide est une technique de bridage dans laquelle les pièces sont maintenues sur une surface de bridage à l'aide du vide. La force de préhension résulte de la différence de pression entre la pression atmosphérique et le vide généré, et s'exerce de manière uniforme sur l'ensemble de la surface de bridage effective, sans points de bridage mécaniques.
Contrairement aux techniques de blocage mécaniques, qui appliquent des forces en des points précis à l'aide de mâchoires, de pinces ou de vis, la technique de bridage par le vide répartit la force de préhension de manière homogène. Cela permet un bridage sans déformation et protège la surface de la pièce.
La force de serrage horizontale d'un système de bridage par le vide — c'est-à-dire la force qui s'oppose aux efforts de cisaillement pendant l'usinage — est déterminée par trois facteurs :
Fh = A × Δp × μ
Chaque différence de pression de 100 mbar génère une force de serrage verticale d’environ 1 N/cm². En fonction de la combinaison des matières et des surfaces, les coefficients de frottement typiques varient entre environ 0,2 et 0,5.
Étant donné que, dans la pratique, les forces d’usinage agissent principalement parallèlement à la surface de la pièce, la force de serrage horizontale est généralement le facteur déterminant dans la construction des systèmes de bridage par le vide. Celle-ci est calculée en multipliant la force de serrage verticale par le coefficient de frottement correspondant.
Exemple pratique : une pièce en aluminium d’une surface de serrage de 600 cm² est serrée sur une matrix plate dotée d’îlots de friction (μ = 0,25) à un niveau de vide de 800 mbar. La force de serrage horizontale qui en résulte est de 1 200 N, ce qui est suffisant pour un débit d’enlèvement de copeaux d’environ 400 cm³/min lors de l’ébauche.
Les valeurs fournies sont données à titre indicatif uniquement, car les performances d’usinage réelles pouvant être exécutées dans la pratique peuvent varier considérablement. Même des outils émoussés, des vitesses d’avance élevées ou des paramètres de coupe défavorables peuvent augmenter considérablement les forces d’usinage
Les systèmes de bridage par le vide se composent de plusieurs éléments coordonnés destinés à générer, répartir et surveiller le vide.
Les dispositifs de bridage par le vide constituent l'interface directe avec la pièce. Selon l'application, on utilise par exemple des matrix plates, des ventouses à vide ou des plaques de bridage avec aspiration.
La génération du vide s'effectue de manière électrique ou pneumatique. En fonction de l'application et des exigences du procédé, on utilise des systèmes offrant un haut vide ou un volume de flux important. Dans certains cas, les générateurs de vide sont également équipés de séparateurs de liquide ou de commandes d’économie d’énergie.
Le système est complété par des accessoires et des éléments complémentaires tels que des dispositifs de positionnement et de butée, des systèmes de surveillance du vide, des tuyauteries et des composants pour la distribution du vide.
La technique de bridage par vide convient aux pièces dont la surface de contact est suffisamment lisse et dense pour permettre un vide stable. Cette méthode est indépendante de la matière et couvre un large éventail d'applications.
Elle s’est révélée particulièrement efficace dans le traitement du bois et du verre. Lors du traitement du verre, la force de préhension uniforme empêche l’apparition de pics de contrainte localisés qui, en raison de la fragilité de la matière, peuvent conserver des microfissures ou entraîner des cassures.
Dans le travail du bois, elle permet d’éviter les dommages causés par des forces de serrage mécaniques localisées. Parallèlement, les forces de serrage relativement faibles du vide sont suffisantes pour de nombreuses matières à base de bois, ce qui permet une réduction de temps pour la mise en place et une manipulation souple des pièces.
Dans le traitement des plastiques, la répartition uniforme de la force empêche toute déformation et protège les surfaces sensibles des marques de pression.
Dans le travail du bois, les systèmes pour tables à consoles, pour tables quadrillées et emboîtables permettent le serrage rapide et souple de panneaux de grande surface, par exemple dans la fabrication de meubles. La réduction de temps de mise en place et la grande flexibilité offrent des avantages face à des géométries de pièces variées.
Le serrage par le vide présente également des avantages pour les pièces métalliques à parois minces ou de grande surface, en aluminium ou en autres métaux non ferreux. Les pièces peuvent être serrées sans torsion, sans que des éléments de serrage latéraux ne restreignent l’accès à l’outil ni que des forces de serrage localisées ne provoquent de déformation.
La force de préhension pouvant être atteinte dépend directement de l'étanchéité de l'ensemble du système. Ce n'est que lorsqu'il existe une étanchéité suffisante entre la pièce et la surface de serrage que le vide requis peut être établi et conservé en permanence pendant l'usinage.
Même des fuites ou des interstices minimes entraînent des défauts de pression et réduisent ainsi la force de préhension transférable. Cela a un impact particulièrement négatif sur la fiabilité du procédé lorsque des forces d’usinage élevées ou des charges dynamiques sont en jeu.
Dans le cas de matériaux poreux, de surfaces très texturées ou de surfaces de contact très réduites, la construction permettant d’atteindre un vide suffisant peut être encore plus limitée. Les pièces présentant des reliefs ou des irrégularités de surface supérieurs à environ 0,1 mm nécessitent donc généralement des lèvres d’étanchéité ajustées ou des surfaces de contact spéciales pour exécuter des forces de préhension suffisantes.
En technologie du vide, les taux de fuite sont exprimés en volume de flux en l/min. Même de petites fuites peuvent réduire le vide atteignable en dessous de la valeur minimale requise pour le bridage.
Si le serrage sous vide s’avère alors insuffisant à lui seul, la stratégie d’usinage peut être adaptée — par exemple, en réduisant les forces d’usinage ou en augmentant la surface de serrage effective, notamment en découpant la pièce à usiner dans l’ébauche à un stade ultérieur.
Il est également possible de renforcer le serrage à l’aide de butées mécaniques ou d’éléments de serrage supplémentaires.
Contrairement aux dispositifs de bridage mécaniques, la technique de bridage par vide n'exerce pas de forces localisées, mais génère au contraire une force de préhension uniforme sur l'ensemble de la surface. Cela s'avère particulièrement avantageux lorsque des pics de contrainte localisés risqueraient d'entraîner une torsion de la pièce, des écarts dimensionnels ou des dommages superficiels.
De plus, toute la surface de la pièce reste accessible, car aucun élément de serrage latéral n’est exigé. Cela permet d’usiner cinq faces en un seul serrage, ce qui réduit le nombre d’étapes de procédé.
L'application répartie de la force a également un effet d’amortissement des vibrations. Cela conserve la qualité d'usinage, en particulier pour les pièces minces ou non magnétiques en aluminium ou en plastique.
Par ailleurs, les systèmes de bridage par le vide peuvent être ajustés de manière flexible aux différentes dimensions des pièces. Cela permet des réductions de temps de réglage et une production rentable, en particulier pour la fabrication en petites séries.
Contrairement à la technique de bridage magnétique, le bridage par le vide ne se limite pas aux matériaux ferromagnétiques. Il peut être utilisé pour le bois, le verre, les plastiques, l’aluminium et d’autres métaux non ferreux — partout où un bridage sans dommage et à faible déformation est exigé.
