Le fluotournage est en procédé de mise en forme par grandes déformations permettant de réaliser des pièces telles que des jantes de voitures ou des composants aéronautiques. Au cours de ce procédé, la tôle est entrainée en rotation par un mandrin et déformée de manière incrémentale par une molette qui vient plaquer et étirer la tôle pour atteindre la géométrie finale. Ce procédé est notamment caractérisé par une formabilité conséquente et une excellente précision dimensionnelle des pièces réalisées, ce qui limite considérablement les opérations d'usinage a posteriori et engendre un gain de matière.

La réalisation et l'optimisation de la production de pièces en aluminium fluotournées passent par une démarche expérimentale associée à une approche par modélisation numérique. A cet effet, un banc de fluotournage est instrumenté afin de fournir des informations relatives notamment aux déplacements de la molette et aux efforts appliqués par celle-ci sur la tôle pour la mettre en forme. Ce banc de production instrumenté est utilisé conjointement au logiciel éléments finis Forge®, et cela pour prédire le comportement et l'endommagement des pièces pendant la mise en forme. En effet, les phénomènes de striction et de rupture incontrôlées sont les principaux inconvénients du fluotournage. Ceux-ci sont encore mal compris et nécessitent donc l'utilisation de modèles numériques.

Néanmoins, le caractère incrémental du procédé, la vitesse de rotation importante de la pièce ainsi que la zone de contact molette-pièce très localisée impliquent, lors de la modélisation, des discrétisations temporelle et spatiale des plus fines, rendant ainsi ce procédé complexe à modéliser et avec des temps de calcul très importants. Des hypothèses simplificatrices ont donc dû être avancées et vérifiées. Ces hypothèses concernent notamment la considération d'une partie de la géométrie d'étude et non son intégralité, ou encore la considération d'un maillage éléments finis de taille optimale permettant à la fois d'atteindre des précisions dimensionnelles satisfaisantes et des temps de calcul raisonnables. Une trajectoire hélicoïdale relative de la molette a aussi été construite et implémentée dans le logiciel Forge®. Une étude sur la précision de cette trajectoire par rapport à celle réellement empruntée par la molette expérimentale a permis de valider notre approche.

Le trajet de chargement est étudié au travers de l'analyse de l'état de contrainte (Triaxialité des contraintes et angle de Lode) ainsi que de la vitesse de déformation. Nos travaux montrent que le fluotournage engendre des vitesses de déformation très importantes localement ainsi que des états de contrainte complexes dans la matière mise en forme, notamment en fonction de sa position dans l'épaisseur de la pièce fluotournée. Ces états de contrainte particuliers et le caractère incrémental favorisent la formabilité malgré l'apparition précoce de déformations. Ainsi, c'est l'accumulation de ces déformations localisées pendant ce procédé qui confère au matériau sa formabilité intéressante.