Cet ouvrage présente les détails du développement et de la réalisation d'une machine-outil à commande numérique dédiée au procédé de formage incrémental de métal en feuille à double outil (« Double Sided Incremental forming », procédé DSIF). Pour exécuter le DSIF, deux outils doivent être placés de chacun des côtés d'une feuille de métal. Celle-ci est maintenue dans un cadre de serrage et elle est formée incrémentalement par le positionnement précis des outils. La machine DSIF a été développée dans l'optique de production de pièces prototypes afin de diminuer le coût et le temps de production des véhicules récréatifs. Il a été démontré que le procédé DSIF est le mieux adapté pour la production de pièces prototype de métal en feuille. Cette technique permet d'atteindre des formes précises en plus de permettre de former des pièces asymétriques. La réalisation de la machine DSIF est présentée à partir des spécifications techniques jusqu'à son assemblage final. Plus spécifiquement, une machine-outil à 6-axes faite de deux portiques à 3-axes disposés en vis-à-vis, chacun ayant son outil de formage, a été développée. La conception des composants structuraux et le dimensionnement des éléments mécaniques sont présentés. Ces éléments ont été sélectionnés pour répondre aux caractéristiques de force et de précision du procédé. Un modèle complet d'évaluation de la rigidité de la machine est aussi construit. Dans l'objectif de fournir une machine suffisamment précise pour les requis du procédé, une méthode de compensation des erreurs de rectitude des guides linéaires est proposée à partir de mesures prises au traqueur laser. Il s'agit d'une méthode d'atténuation numérique où des Matrices de Transformation Homogènes (MTH) sont appliquées sur tous les composants du système multi-corps de la machine. Des détails quant à la prise de mesure au traqueur laser, le traitement des données, l'application du modèle multi-corps ainsi que l'application de la méthode de compensation sont présentés. / This master's thesis covers the development and implementation of a computer numerical control machine tool dedicated to the Double Sided Incremental sheet metal Forming (DSIF) process. To perform the DSIF, a sheet metal stock is clampled onto a frame and is formed incrementally by the accurate positioning of two opposing tools tips. The DSIF machine was developed for the purpose of producing prototype parts to reduce the cost and production time of recreational vehicles. It has been shown that the DSIF process is the best suited manufacturing method to produce sheet metal prototype parts. This technique provides good part accuracy along with freeform capabilities. The full implementation of a DSIF machine is presented from its technical specifications toits final assembly. More precisely, a 6-axis machine tool made of two facing 3-axis gantries, each holding its own forming tools, was implemented. Mechanical conception, calculations and selection of actuating hardware was performed to comply with the required force and accuracy of the incremental sheet metal forming process. In addition, structural analysis through the assessment of the rigidity of the entire assembly is presented. To optimise the DSIF machine accuracy, a straigthness error compensation method was developped based on precision laser tracker positioning measurements. The measured 3D data were processed through an Homogeneous Transformation Matrix (HTM) applied to each component of the multi-body system of the machine. Finally, an iterative algorithm was used to calculate compensated process control positions.

Les travaux présentés portent sur l'intégration de la programmation basée entités des machines-outils à commande numérique (MOCN). Cette programmation émergente s'appuie sur les concepts véhiculés par le standard STEP-NC et la norme ISO 14649. Quatre axes de recherche sont proposés. Le premier concerne l'évolution de la programmation actuelle vers la programmation basée entités et l'enrichissement du standard STEP-NC. Pour ceci, nous proposons deux contributions principales au standard STEP-NC dans le cadre de notre participation au comité normatif de l'ISO 14649 : l'intégration de stratégies d'usinage à motifs avec pour application l'usinage trochoïdal et le tréflage, et l'élaboration d'un modèle fonctionnel STEP-NC des MOCN. Le deuxième axe se focalise sur l'évolution du système de fabrication pour tirer profit de la programmation basée entités. Nous proposons un concept de système étendu de fabrication intégrée XMIS (eXtended Manufacturing Integrated System) ainsi qu'une déclinaison concrète à travers la CAO étendue et la CN étendue. Au cours du troisième axe, nous étendons l'étude à l''intégration de plusieurs procédés au sein d'une même gamme de fabrication STEP-NC et étudions l'organisation des outils de simulation dans ce contexte multi-process avec la description d'espaces de simulation. Le quatrième axe porte sur la validation et la mise en œuvre des concepts proposés avec le développement de la plate-forme SPAIM (STEP-NC Platform for Advanced and Intelligent Manufacturing) qui intégre la programmation basée entités du modèle à la pièce usinée sur des moyens industriels et montre l'impact multidirectionnel des modifications tout au long de la chaîne numérique.