Application à la prédiction du retour élastique

Ce cinquième et dernier chapitre présente l’application effective des approches de mo- délisation du comportement qui ont été développées précédemment. Les deux démons- trateurs du projet, composants miniatures fabriqués par pliage de tôles ultrafines, font office d’applications des modèles. Après une présentation des démonstrateurs et de leurs modèles numériques, une investigation est menée sur différents aspects et paramètres à prendre en compte lors de simulations de procédés de micro-formage. Une attention particulière est portée sur leur influence quant à la prédiction du retour élastique qui se produit après retrait des outils de formage. Le démonstrateur proposé par la société ACUIPLAST est un boitier de circuit intégré avec des broches de sortie sur les quatre côtés du corps moulé en polymère. Ces broches de connexion que nous appellerons « leads » sont faites de tôles métalliques ultrafines, en l’occurence ici de CuFe2P (voir Figure 5.1).La forme en « aile de mouette » (gull-wing) est obtenue par une opération de mise en forme après surmoulage de la résine sur l’ensemble des broches espacées de 0.4 mm. La problématique consiste à maîtriser le comportement mécanique des leads au cours et après le cambrage important (sur 1 mm) qui leur est imposé. En effet, des spécifications de coplanéité rigoureuses (≤ 100µm) sont exigées afin de garantir une bonne mise en position lors des opérations de soudage. Par conséquent, il est important de pouvoir prédire la gamme de valeurs du retour élastique qui prend place après le formage. Le modèle complet avec le corps du boitier, les leads, le serre-flan, la matrice, le support et le poinçon est illustré sur la Figure 5.2.

Un modèle simplifié est présenté sur la Figure 5.3. A l’interface avec le corps moulé en polymère, se substitue une condition d’encastrement de la face « arrière » de la lead, dont les dimensions sont 0.127 mm d’épaisseur, 0.2 mm de profondeur et 2.5 de longueur. par rapport à la verticale, et vient cambrer la matière sur le pourtour de la matrice. Après son retrait, le retour élastique qui prend place est quantifié par l’angle α entre la verticale et la tangente à la lead comme illustré sur Figure 5.4. Cette tangente est prise dans la zone d’inflexion de la courbure de la lead. Il s’agit d’une bague de connexion en CuBe2 développée par DELTA COMPOSANTS et à destination du secteur aéronautique. Elle est obtenue par des opérations de pliage successives sur une dizaine de postes en série (voir Figure 5.5).

La tôle est cambrée contre une matrice par un poinçon, outils dont les dimensions évo- luent à chaque poste de facon à permettre un enroulement progressif de la pièce (outils dits à suivre). Le dispositif ne comprend pas de serre-flan, la bande de matière étant maintenue et guidée précisément d’un poste à l’autre par l’intermédiaire d’un système de guides (trous) et d’axes disposés sur les bords. Entre chaque poste, la pièce subit un retour élastique après retrait des outils. Cependant, la plus grande déformation plas- tique est imposée à la matière au deuxième poste, le même phénomène de pliage étant ensuite reproduit aux postes suivants. Par conséquent, le retour élastique consécutif à cette étape est le plus important du procédé. L’effort de simulation est donc concentré sur ce poste. En exploitant les symétries de la pièce, une zone d’intérêt est définie selon la Figure 5.6(a). Les conditions aux limites correspondantes ainsi que les dimensions du modèle sont renseignées sur la Figure 5.6(b). Des symétries sont imposées sur les por- tions de la pièce issues de la définition du modèle CAE. La portion gauche est issue du raccordement à la bande guidée en translation suivant l’axe Z ; il est supposé qu’elle ne se déplacera pas suivant l’axe X. La portion arrière est solidaire du reste de la pièce et suppporte également la matrice ; ses degrés de liberté suivant Z et Y sont donc restreints.