Une gamme et une stratégie d’usinage ont été repensées avec Mitsubishi Materials pour améliorer la fabrication de têtes pour prothèses fémorales. Afin d’optimiser l’usinage de ces éléments, l’usine d’Orthez (France) du Groupe Lépine a choisi de redéfinir entièrement la production de ces pièces complexes avec une solution complète, proposée par Mitsubishi Materials. Pleinement impliqué dans ce projet, ce fabricant d’outillage a pris part au processus en menant de nombreux essais afin de trouver les meilleures stratégies d’usinage.
Malgré la crise du Covid-19 qui a brutalement frappé la quasi-totalité de l’industrie, le secteur du génie médical apparaît comme l’un des rares rescapés. Mais cette résilience, voire croissance dans certains cas, n’a pas profité qu’à quelques grands groupes pharmaceutiques; le domaine des implants et des ancillaires (ces instruments destinés aux chirurgiens) a également été porté par des vents favorables… et le Groupe Lépine, entreprise familiale lyonnaise (dont le siège social est situé à Genay), occupant quelque 500 collaboratrices et collaborateurs, en constitue le parfait exemple. «Pour nous, la croissance et l’activité ne se sont jamais arrêtées, mais uniquement ralenties. C’est pourquoi, l’un de nos grands projets d’évolution de la production de l’un de nos îlots de fabrication dédié aux têtes fémorales, a pu aboutir», relate Benjamin Amodeo, responsable des méthodes d’industrialisation au sein de l’usine d’Orthez (à une cinquantaine de kilomètres de Pau). Ce site de production de 73 personnes est l’un des deux plus importants du groupe.
Combiner croissance, qualité et normes, une équation compliquée pour la production
L’objectif de ce projet était le suivant: automatiser au maximum l’îlot de fabrication de têtes fémorales de prothèses afin de rendre plus disponibles les opérateurs et répondre de façon plus réactive aux demandes croissantes dans ce domaine de pièces chirurgicales.
L’industrialisation est fortement conditionnée par l’étape des outils de coupe. «Le problème est que dans le secteur du génie médical, fortement soumis à la réglementation, on ne change pas d’outil et de méthodes de production aussi facilement, car les produits doivent être validés par des organismes certifiés ainsi que par nos clients qui demeurent les utilisateurs finaux», rappelle Nicolas Bruneau, directeur industriel multi-sites du groupe (intervenant à la fois sur les sites d’Orthez et de Genay) qui évoque la collaboration avec le milieu médical: «D’ailleurs, nous développons ces produits en collaboration avec des chirurgiens partenaires».
Dans le cas de cette évolution pour la production de têtes fémorales (une prothèse étant composée d’une tête et d’une tige que l’on vient ensuite assembler), le Groupe Lépine a choisi de donner carte blanche à une poignée de fabricants d’outils triés sur le volet mais très vite, l’impossibilité pour les uns de pouvoir répondre techniquement aux exigences du site d’Orthez, et l’indisponibilité des autres pour cause de Covid-19 (on est alors au printemps 2020), le choix s’est vite orienté vers MMC Metal France. Nicolas Bruneau: «L’idée était de pouvoir optimiser l’usinage de nos têtes avec un inox réfractaire et répondant aux caractéristiques techniques de notre future machine, un centre d’usinage Mazak Integrex I250HS avec arrosage haute pression de 70 bars, bi-broches et travaillant jour et nuit. Nous avions donc besoin d’outils extrêmement précis, résistants, aux durées de vie très élevées… et là, Mitsubishi Materials a répondu très vite en mettant en place une équipe dédiée, d’abord au centre technique en Allemagne puis en France pour plus de proximité».
Genèse d’un projet d’usinage complexe
Le projet avec Mitsubishi Materials démarre alors en plein – et premier – confinement covid; d’abord à distance, en lien avec un des deux centres techniques européens du fabricant d’outils japonais se situant à Stuttgart (Allemagne), puis de retour en France, avec des essais menés par AMVALOR (filiale d’Arts et Métiers pour la valorisation de la recherche) au sein de l’ENSAM (Ecole d’Arts et Métiers) de Cluny, à la demande de Julien Legland, technico-commercial de MMC Metal France pour la région sud-ouest, et Grégory Lafon, Ingénieur d’applications. «Nous nous sommes posés beaucoup de questions car il s’agit d’une matière particulièrement résistante et collante; nous avions à faire à un vrai défi technique», se souvient Julien Legland. «Avec une matière réfractaire – un inox M30NW – difficile à usiner, ce projet est compliqué à mener, surtout à distance, pour étudier la trajectoire d’outils, la prise de pièce et la mise en forme», ajoute Grégory Lafon.
Les essais menés par MMC Metal France avec AMVALOR à l’ENSAM Cluny ont permis de définir les conditions de coupe optimales par la méthodologie du couple outil-matière. Le Groupe Lépine a pu ainsi sélectionner plusieurs outils de coupe ainsi que les stratégies d’usinage les mieux adaptées, afin d’allonger la durée de vie des outils et de réduire les temps de cycles.
Une solution complète
«Avec Mitsubishi Materials, nous avons opté pour une solution complète», affirme Nicolas Bruneau, qui ajoute: «Mon but en tant que directeur industriel du Groupe Lépine est de standardiser les bonnes pratiques, afin d’insuffler cette volonté d’améliorer les performances et de travailler en étroite collaboration, voire en réel partenariat avec les fournisseurs de machines et les constructeurs d’outils dans ce cas précis sur l’usinage».
La tête fémorale est réalisée en deux opérations; historiquement, la pièce, dont l’usinage était effectué d’abord en sous-traitance puis en interne, pouvait présenter des anomalies. «Nous avions observé une mauvaise tenue lors de la prise de pièce, si bien que l’équipe de Mitsubishi Materials a décidé de procéder différemment en optant pour un serrage par le cône et non par la tête comme cela se faisait dans le processus précédent», affirme Benjamin Amodeo.
Une seule opération au lieu de deux
À l’origine, deux opérations d’usinage étaient nécessaires. La qualité des outils de la gamme Diaedge de Mitsubishi Materials et la nouvelle stratégie d’usinage, le tout associé à la rigidité de la nouvelle machine, ont permis d’adapter les conditions de coupe aux besoins. Aujourd’hui, une seule opération suffit, à laquelle est combiné le contrôle en processus, ce qui a permis de gagner environ 60% de temps de cycle – dont 50% lié aux nouveaux outils. À ces gains de temps s’ajoutent des gains en qualité, puisque désormais toutes les anomalies ont été supprimées et l’état de surface procure un effet miroir gage de qualité, attendu et apprécié des clients.
Une gamme d’outils complète pour assurer l’ensemble de l’usinage des têtes fémorales
Les outils de la gamme Diaedge sélectionnés sont multiples et couvrent tout le processus des têtes fémorales. Ils vont des plaquettes ISO pour le tournage (en l’occurrence SNMG et VBMT) aux forets MMS, en passant par les fraises VQ6 coolstar, GW pour le tronçonnage et TCGT pour la semi-finition. Benjamin Amodeo: «Nous sommes passés de 20 pièces en tournage à 120 avec les fraises VQ6, soit d’importants gains de temps et d’argent avec un ROI (limite de retour sur investissement) rapide. Enfin, notons qu’avec la fraise VQ6 Coolstar rayonnée, nous n’utilisons désormais plus qu’un seul outil au lieu de deux, ce qui réduit les temps de changement d’outil et libère de l’espace dans le magasin d’outils».
Concernant ce projet de l’unité de fabrication autonome de têtes fémorales, «la machine et le processus sont qualifiés», précise Nicolas Bruneau, qui ajoute: «Nous souhaitons améliorer en permanence nos processus de fabrication comme nous avons pu le faire sur l’industrialisation des têtes afin de se donner les moyens de nos ambitions, à savoir doubler le chiffre d’affaires d’ici 2025».
A propos de MMC Harmetall et MMC Metal France
MMC Metal France, basée à Orsay (France), est une des sept filiales Européennes du groupe Japonais Mitsubishi Materials Corporation, Division outils coupants (Metalworking Solutions Company). Depuis sa création en 1992, la société fournit des outils coupants de précision de la gamme Diaedge et propose des solutions intégrées pour l’automobile, l’aéronautique, le médical et l’industrie moules et matrices.
Europe: MMC Hartmetall GmbH, D – 40’670 Meerbusch
www.mmc-hardmetal.com
France: MMC Metal France, F – 91’400 Orsay
www.mmc-hardmetal.com
Suisse: MMC Hartmetall GmbH, CH – 8966 Oberwil-Lieli
www.mmc-hardmetal. com
Composants de prothèses fémorales.
De gauche à droite : Grégory Lafon (ingénieur d’applications MMC Metal France), Nicolas Bruneau (directeur industriel multi-sites du groupe Lépine), Valérie Denis-Lutard (cheffe de projet Groupe Lépine), Benjamin Amodeo (responsable Méthodes Industrialisation Lépine Orthez) et Julien Legland (technico-commercial MMC Metal France).
Dans l’atelier de production du Groupe Lépine. Îlot de production dédié à l’usinage de prothèses fémorales.
Usinage d’un composant de prothèse.
Serrage en mandrin.