Avec la demande croissante de matériaux avancés à haute résistance et dureté dans le secteur industriel, les méthodes d'usinage traditionnelles rencontrent des défis en termes de précision. Une équipe de recherche de l'Université polytechnique de Hong Kong a développé une technologie de coupe au diamant assistée par des champs d'énergie multiples combinant laser et champ magnétique, visant à améliorer la qualité et l'efficacité de la coupe.
Cette technologie, appelée coupe au diamant assistée par double champ laser-champ magnétique in situ (LMDFDC), a été développée par le professeur Du Xue du département de génie industriel et des systèmes de l'Université polytechnique de Hong Kong et son équipe. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue International Journal of Extreme Manufacturing.
L'usinage assisté par champ consiste à appliquer un champ d'énergie externe, comme un laser ou un champ magnétique, au point de coupe pour améliorer les performances d'usinage. Les technologies existantes présentent des limites : le champ laser peut provoquer une surchauffe et une fusion du matériau, tandis que les effets du champ magnétique sont instables et il est difficile d'éviter les rayures de surface. La LMDFDC combine les avantages du laser et du champ magnétique de manière synergique tout en réduisant leurs inconvénients.
Les chercheurs ont comparé la LMDFDC avec des méthodes d'usinage d'alliages à haute entropie utilisant uniquement le laser, uniquement le champ magnétique, ou aucun champ externe. En utilisant des outils avancés pour observer les changements de la pièce, ils ont constaté que la LMDFDC améliore l'usinabilité grâce à des interactions multiphysiques thermique-magnétique-mécanique, produisant une surface plus lisse et des dommages en sous-couche réduits.
Cette technologie utilise le champ magnétique pour améliorer le transfert thermique et supprimer les dommages thermiques induits par le laser, tout en utilisant le laser pour ramollir les particules dures afin d'éviter les rayures, améliorant ainsi la stabilité de la coupe. L'effet de couplage des deux champs permet également de prévenir l'accumulation de copeaux sur l'outil, de ralentir sa dégradation, de réduire l'usure de l'outil et de prolonger sa durée de vie.
Le professeur Du Xue a déclaré : « Les technologies d'usinage assisté par champ unique ont de plus en plus de mal à répondre aux besoins de fabrication de précision des nouveaux matériaux hautes performances, en particulier les alliages à haute entropie, qui ont des applications étendues dans les secteurs aérospatial et énergétique. La LMDFDC marque une percée technologique et ouvre de nouvelles voies pour la fabrication de précision extrême. »
La recherche a également exploré les transformations et améliorations du matériau lors de l'application des deux champs, approfondissant la compréhension des mécanismes du processus assisté par champ. Le professeur Du Xue a ajouté : « Cette étude est l'une des premières à analyser en profondeur le travail synergique du laser et du champ magnétique. Les résultats contribueront à faire progresser la théorie de la fabrication par couplage multiphysique. »
Actuellement, la technologie LMDFDC est en cours de brevetage. L'équipe prévoit d'explorer davantage de combinaisons de champs d'énergie pour développer des méthodes d'usinage multiphysiques plus universelles et fiables. Cette technologie de coupe au diamant assistée par des champs d'énergie multiples devrait contribuer aux progrès dans le domaine de l'usinage de précision extrême.
Détails de la publication : Auteur : Université polytechnique de Hong Kong ; Titre : « Des chercheurs pionniers d'une technologie de coupe au diamant assistée par des champs d'énergie multiples » ; Publié dans : International Journal of Extreme Manufacturing (2026).
