Formage de tubes hors norme : une décennie à bousculer les codes établis

Dix ans après avoir repris les rênes de Timeless Tube, le directeur général Tom McMillan revient sur certains des projets qui ont repoussé les limites de ce que l'on croyait possible — et explique pourquoi remettre en question les idées reçues peut être essentiel dans ce processus.

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« Lorsque j'ai racheté Timeless Tube, l'entreprise disposait déjà de plus de 25 ans d'expertise spécialisée dans le formage de tubes. Au cours de la dernière décennie, nous avons su tirer parti de cet héritage : nouveaux profilés, capacités de fabrication élargies et applications que nous n'aurions jamais pu imaginer. »

Ce qui m'intéresse le plus, ce sont les demandes qui partent d'une personne cherchant quelque chose qu'elle ne peut pas acheter facilement — ou quelque chose dont nous ne sommes pas tout à fait sûrs de pouvoir le réaliser. Certains de nos travaux les plus intéressants sont nés de l'expérimentation d'une idée qui semblait difficile ou peu probable, pour finalement découvrir que cette limite perçue n'en était pas une du tout. »

« On ne l'a jamais fait auparavant » ne veut pas dire que c'est impossible

L'expérience en ingénierie est précieuse, mais elle peut aussi vous donner des idées préconçues sur ce qui fonctionnera ou non. J'ai appris à remettre en question mes propres attentes.

Face à certaines demandes, ma première réaction est souvent de me dire : « Je ne suis pas sûr que ce soit possible. » Parfois, nous essayons quand même et nous nous rendons compte que nous avions raison : les matériaux ne se comportent pas toujours comme prévu, et il arrive que les tubes se déforment, se tordent ou se courbent lorsque nous les poussons à leurs limites. Mais parfois, nous avons d’agréables surprises.

Prenons l’exemple du studio américain de design d’éclairage et de mobilier Unform Studio et de sa commande de luminaire sculptural, réalisée à partir de l’un de nos plus grands tubes ovales à faces planes. Il a fallu découper une partie importante des faces du tube pour y intégrer un éclairage LED. L’acier inoxydable possédant une élasticité inhérente, nous ne pouvions pas être certains de la façon dont le tube résisterait à des découpes au laser aussi importantes sur ses faces.

Mais le tube a bien résisté, et la pièce ainsi obtenue a été intégrée à un ensemble fini du plus bel effet. Notre expérience a démontré qu’il était possible de découper au laser avec succès des sections sur la surface d’autres tubes formés, ce qui permet d’y intégrer des ouvertures, des fixations ou des éléments de quincaillerie.

C'est ce que j'apprécie dans les demandes inhabituelles : elles ne se contentent pas de tester ce que l'on est capable de réaliser pour un client. Parfois, elles élargissent l'éventail de ce que l'on peut proposer au client suivant.

Les consignes de conception ne correspondent pas nécessairement aux limites de fabrication

Les recommandations de conception reposent sur des raisons valables. Pour les tubes elliptiques et ovales à flancs plats, nous recommandons généralement un rapport entre l'axe majeur et l'axe mineur inférieur à environ 2:1. À mesure que les profils des tubes s'élargissent et s'aplatissent, la paroi du tube perd progressivement de sa stabilité et peut se déformer, se plisser ou s'affaisser. Il n'existe toutefois pas de chiffre précis permettant de définir cette limite.

Le diamètre initial, l'épaisseur de paroi, la nuance du matériau et le cordon de soudure sont autant de facteurs qui entrent en ligne de compte. Nos recommandations constituent un point de départ raisonnable, et non une limite stricte. Lorsqu'un client demande un profil ne correspondant pas à nos dimensions habituelles, nous évaluons le matériau et l'application et, le cas échéant, nous effectuons des essais. Il nous arrive parfois de pouvoir repousser les limites de la géométrie au-delà de ce qui était prévu.

La qualité du profilé fini dépend entièrement de celle du tube de départ

La qualité et l'uniformité du matériau de base jouent un rôle primordial : l'épaisseur de la paroi, la régularité dimensionnelle, l'état du matériau et, en particulier pour les tubes soudés, la qualité et la position du cordon de soudure, sont autant de facteurs qui influent sur la prévisibilité du formage d'un tube.

Nous pouvons accepter des matériaux fournis gratuitement lorsqu'un client ou un fournisseur a déjà accès à une nuance ou à une source particulière, mais nous devons vérifier que ceux-ci sont adaptés à notre procédé de formage à froid. Nous consignons toujours le nom de l'aciérie qui a fabriqué le matériau afin de pouvoir nous approvisionner en tubes identiques pour une production ultérieure.

Il faut comprendre l'application, pas seulement le dessin

Connaître l'utilisation prévue du tube peut être tout aussi important pour nous que d'en connaître les dimensions. Toutes les dimensions n'ont pas la même importance. Il peut être nécessaire de respecter strictement l’axe principal, mais l’axe secondaire peut offrir davantage de souplesse ; le fait de le savoir dès le départ nous permet d’adapter l’outillage et le processus afin de respecter la dimension qui compte réellement. Et si notre tube doit s’emboîter à l’intérieur d’un autre composant, la largeur et la hauteur hors tout ne suffisent pas à elles seules : ce sont les rayons des angles et la géométrie d’accouplement qui déterminent si deux pièces « compatibles » s’assemblent correctement.

Lorsque les clients nous envoient la pièce d'accouplement, cela nous permet d'ajuster le tube lors de la fabrication afin de garantir un bon ajustement. Nous avons déjà procédé ainsi pour des poignées de barres poussoirs destinées aux issues de secours et pour des pièces aérospatiales anciennes.

Des tolérances plus strictes ne sont pas forcément meilleures

J'ai également appris à remettre en question les tolérances plutôt que de me contenter d'accepter sans réfléchir chaque valeur indiquée sur un plan. Il arrive parfois qu'on nous demande de respecter des tolérances bien plus strictes que ne l'exige l'application — ces tolérances sont parfois issues des paramètres par défaut de la CAO ou d'un modèle standard, plutôt que d'une décision délibérée.

La précision a un coût. Le respect d'une tolérance inutilement stricte allonge les délais d'usinage, de fabrication, de contrôle et de production sans pour autant améliorer les performances de la pièce. Un échange avec l'équipe d'ingénierie du client permet de déterminer quelles dimensions sont réellement critiques. L'objectif n'est pas de fabriquer selon la tolérance la plus stricte théoriquement possible, mais de garantir une précision suffisante pour l'usage prévu de la pièce.

Les tubes profilés ne se résument pas à leur aspect esthétique

Lorsque j’ai racheté l’entreprise, nos profilés étaient souvent qualifiés de « tubes ornementaux » ou de « tubes décoratifs ». L’esthétique est certes l’une des principales raisons pour lesquelles nos clients choisissent nos tubes, mais ces termes ne rendent pas pleinement compte de leurs capacités. Nos profilés sont également choisis pour leurs performances élevées en matière de transfert thermique, pour les machines de production alimentaire, les systèmes automobiles… bref, pour un large éventail d’applications techniques et mécaniques. Le tube ovale à faces plates est une forme particulièrement peu encombrante pour les ingénieurs et les concepteurs de produits ; il ne s’agit pas seulement d’une fantaisie esthétique.

La fabrication des tubes non circulaires peut s'avérer moins coûteuse que celle des tubes circulaires

Notre tube sera toujours plus cher qu’un tube rond standard en raison du processus de formage supplémentaire. Cependant, plusieurs projets menés pour nos clients ont démontré qu’un profilé façonné permet de rentabiliser cet investissement — et même davantage — lors de la fabrication.

Sur un assemblage réalisé à partir d’un tube ovale très plat, nous avons serré les extrémités du tube l’une contre l’autre et usiné un trou de vis traversant les deux tubes, ce qui a permis d’éviter tout système de fixation supplémentaire. Le tube ovale à faces plates présente également une résistance à la déformation impressionnante lorsqu’il est orienté selon son petit axe, ce qui permet d’obtenir des portées non soutenues plus longues pour les garde-corps, avec moins de fixations et de supports nécessaires.

Le coût des matériaux ne représente qu'une ligne dans le coût total d'une pièce. Une réduction du nombre de fixations et de supports, ainsi qu'une diminution du temps d'assemblage, peuvent compenser cet aspect.

Il existe un écart entre ce qui peut être réalisé et ce que les gens savent qu'il est possible de réaliser

Il existe encore un écart considérable entre ce qui est techniquement et commercialement possible avec les tubes, et ce que le marché pense pouvoir obtenir. Nous rencontrons régulièrement des concepteurs, des ingénieurs et des acheteurs qui pensent que si un profilé n’est pas disponible en stock, sa fabrication implique nécessairement une production sur mesure et une commande très importante. Ce n’est pas le cas. Chez Timeless Tube, nous partons de tubes ronds disponibles dans le commerce que nous formons à froid pour obtenir un profilé non circulaire. Les commandes peuvent aller d’une seule longueur à plusieurs milliers d’unités, ce qui permet au client de réaliser des prototypes et de tester une nouvelle géométrie sans s’engager sur des volumes de production.

Ce qui est particulièrement frappant, c'est la grande diversité qui découle d'une gamme restreinte de matériaux standard. Lorsque nous avons récemment analysé nos données de production, nous avons constaté que 72 % des tubes que nous avons fabriqués provenaient de seulement cinq diamètres extérieurs ronds : 19,05 ; 25,4 ; 31,8 ; 38,1 et 50,8 mm. Ces cinq dimensions de départ ont donné naissance à des profils ovales à faces plates, ovales elliptiques, carrés arrondis, en forme de D et autres, utilisés dans des secteurs d'activité totalement différents.

Pour le secteur du négoce des métaux, c'est une opportunité. Il se peut que l'actionnaire fournisse déjà exactement le tube rond dont nous avons besoin comme matière première. Nous disposons peut-être déjà de l'outillage nécessaire pour le transformer en profilé correspondant aux attentes de son client — ou en un profilé de dimensions proches permettant d’obtenir le même résultat. Et lorsque ce n’est pas le cas, nous pouvons évaluer si le développement d’un nouveau profilé est viable. Un négociant n’a pas besoin de stocker des centaines de profilés spécialisés pour les proposer à ses clients ; il lui suffit d’établir un lien entre le matériau qui circule déjà dans la chaîne d’approvisionnement et la capacité de fabrication nécessaire pour le mettre en forme.

Au bout de dix ans, ce qui me surprend, c'est le nombre de clients potentiels qui ignorent encore que nous pouvons proposer ce type de service. Cela signifie qu'en ce moment même, dans le secteur des métaux, des demandes sont rejetées alors qu'elles pourraient se transformer en opportunités commerciales pour nous tous.

Ce que j'espère que les dix prochaines années nous apporteront

Je reconnais volontiers que l'innovation chez Timeless Tube est le fruit des clients qui posent des questions plutôt que d'accepter sans réfléchir le tube circulaire standard.

Je pense que le design accessible est l'un des domaines où cette remise en question revêt le plus d'importance, et où j'aimerais la voir se développer davantage au cours de la prochaine décennie.

L’un de mes exemples préférés parmi ceux auxquels nous avons participé est un projet mené par le cabinet d’architectes américain GSK, qui a choisi d’installer une main courante ovale dans un centre public pour enfants à New York. Il a été installé à deux hauteurs différentes, avec des dimensions adaptées respectivement aux enfants et aux adultes. La main courante à tube circulaire, qui est en quelque sorte la norme dans les espaces publics, n’est pas aussi facile à saisir qu’un profil ovale. GSK ne s’est pas contenté de s’écarter de la norme ; le cabinet a conçu son projet en tenant compte de deux types de mains très différents utilisant le même escalier.

Nous avons observé ce même instinct plus près de chez nous, avec un support ovale à flancs plats destiné à une borne interactive accessible à l’aéroport John Lennon de Liverpool, dont l’inclinaison visait à faciliter l’accès aux utilisateurs de fauteuils roulants. Ce profil plat, sans doute plus facile à installer qu'un tube rond, a également été choisi car il ne dégageait pas dans l'espace environnant comme l'aurait fait une section circulaire, ce qui en faisait un design plus convivial pour les personnes en fauteuil roulant. Le choix d'un tube ovale à parois plates s'explique par le fait que quelqu'un a réfléchi à la manière dont l'objet serait utilisé, puis a travaillé à rebours à partir de là.

J'aimerais que cette approche soit davantage appliquée à l'architecture urbaine — bornes, poteaux, mobilier urbain — où la forme est si souvent circulaire par habitude plutôt que par choix. Les gros tubes en acier inoxydable n'existent pas uniquement en sections rondes. Si davantage d'architectes et de prescripteurs le savaient, je pense qu'ils seraient plus nombreux à les prescrire.

« Après dix ans d’activité, c’est cette dynamique que je souhaite continuer à encourager : des clients qui nous soumettent un problème et nous demandent de déterminer s’il existe une meilleure approche pour mener à bien ce projet. C’est ainsi que naissent bon nombre des meilleurs projets. »

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— Tom McMillan

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