La course à la miniaturisation des appareils et dispositifs, entamée il y a déjà trois décennies entraîne une forte hausse de la demande en composants aux dimensions sub-millimétriques. Afin de pouvoir répondre aux besoins des industries ayant des taux de production de plus en plus élevé, les procédés de mise en forme par déformation plastique demeurent la solution technologique la plus courante pour la fabrication de pièces miniatures. Depuis les débuts de l'horlogerie mécanique, les alliages cuivreux font partie des matériaux de base des différents composants horlogers.Ces matériaux nécessitent certaines propriétés mécaniques tant pour la tenue que pour la mise en forme répondant à de plus en plus d'exigences. L'objectif est de mettre en place une modélisation numérique complète de ces procédés afin d'aboutir à un outil d'optimisation intégrant à la fois une modélisation du comportement des matériaux par des approches mécaniques à différentes échelles et une identification des paramètres à partir du procédé lui-même. En raison de leurs dimensions et épaisseurs (de l'ordre de 100 microns), les procédés de micro-formage se révèlent instables et affectés par une grande variabilité. La diminution du nombre de grains dans l'épaisseur des tôles rend difficilement applicable les modèles phénoménologiques habituels de l'échelle macroscopique où la structure est homogène.Une description à l'échelle mésoscopique où l'hétérogénéité est sensible, basée sur la théorie de la plasticité cristalline est alors nécessaire afin de décrire correctement les mécanismes physiques de déformation. Des modèles de plasticité cristalline permettent de simuler ces procédés de mise en forme et ainsi de prédire le comportement à l'échelle du grain à l'aide d'outils puissants basés sur l'utilisation de codes de simulations numériques et de procédures d'identification de paramètres [1]. Le développement d'essais de caractérisation et de validation à l'échelle spécifique des ces procédés sera mis en place. Afin d'identifier les paramètres matériaux de ces alliages de cuivre, deux campagnes expérimentales sur des éprouvettes 0,2 mm d'épaisseur seront menées : une méthode classique sera tout d'abord utilisée à partir d'essais homogènes tels que des essais de traction, cisaillement et d'expansion biaxiale. Dans un deuxième temps une caractérisation plus complexe basée sur l'utilisation d'un essai de formage incrémental sera conduite [2]. L'ambition du projet est donc de faire progresser les secteurs des composants miniatures et notamment celui de l'horlogerie en ce qui nous concerne pour atteindre, par exemple, celui de l'automobile, en termes de conception virtuelle des procédés.

[1] F. Adzima, T. Balan, P.Y. Manach, N. Bonnet, L. Tabourot. Crystal plasticity and phenomenological approaches for the simulation of deformation behavior in thin copper alloy sheets, International Journal of Plasticity, 94 (2017) 171–191.

[2] G. Hapsari, F. Richard, R. Ben Hmida, P. Malécot, S. Thibaud. Instrumented Incremental Sheet Testing for material behavior extraction under very large strain : Information richness of continuous force measurement Materials & Design 140 (2018) 317–331.