Agrégation interne SII - 2019 - Option SII et ingénierie mécanique - Étude d'un système, d'un procédé ou d'une organisation

Agrégation concours interne

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie mécanique

Support : Jante de voiture

Présentation

L'entreprise

La société Liberty Wheels France® basée à DIORS dans le département de l’Indre est spécialisée dans la conception et la production de jantes automobiles. Elle emploie 380 personnes qui transforment 14 millions de tonnes d’alliage d’aluminium pour produire 2,5 millions de pièces par an et pour un chiffre d’affaires de l’ordre de 70 millions d’euros. Les principaux clients sont les constructeurs automobiles Renault®, Nissan®, Peugeot®, Citroën®, Seat®, Fiat® et Aixam®.

Les produits proposés sont des jantes de 13 à 19 pouces. Elles sont à 50% diamantées (peintes, usinées puis vernies).

À partir d’un design client OEM (Original Equipment Manufacturer), dix ingénieurs conçoivent la pièce à livrer et définissent donc le brut, le processus de fonderie, d’usinage et de finition. La conception détaillée d’une jante est fournie.

Le process de fabrication peut être résumé ainsi :

Tout au long du process de réalisation, la société Liberty Wheels France® met en oeuvre les contrôles et essais relatifs aux normes en vigueur et aux exigences des clients.

Le procédé de fonderie

L’alliage d’aluminium est élaboré à partir de lingots mis en fusion et il est ensuite traité pour correspondre au cahier des charges du constructeur automobile. Dans le procédé de fonderie basse pression, cet alliage est maintenu dans des fours situés au-dessous des moules métalliques. Ces moules sont poteyés et préchauffés. Une pression est exercée dans le four et fait remonter l’alliage dans un tube réfractaire jusqu’à l’empreinte. (voir figure 1 ci-dessous).

Le produit

Le produit étudié est une jante de 16 pouces (1 pouce = 25,4 mm) destinée à un constructeur automobile. Elle se monte sur des véhicules de type SUV (Sport Utility Véhicule) de taille moyenne. Les pneumatiques qu’elle reçoit sont de taille 205/70 R16 (205 est la largeur du pneu en mm, 70 la hauteur en pourcentage de la largeur et 16 la dimension de la jante en pouces). Ces roues sont fixées au véhicule par 6 écrous à appuis coniques. Le client exige la présence d’inserts en acier pour l’appui des écrous.

Le client fait parvenir à son fournisseur un design et un cahier des charges.

Le cahier des charges est un document de 30 pages qui définit certaines formes à respecter pour s’adapter au pneumatique, à la fixation prévue au véhicule et aux pièces proches (système de freinage notamment). Ce document définit aussi les marquages à indiquer sur la jante et les exigences de tenue mécanique.

Les clients s’appuient fortement sur l’expertise de la société pour qualifier le produit.

Un extrait du cahier des charges est fourni.

Étude proposée :

Le sujet propose d’analyser la démarche de conception et de définition du process.

Le sujet comporte 5 parties distinctes.

Les parties et les questions dans chaque partie peuvent être traitées souvent de façon indépendante.

1re partie : Conception de la pièce client.
2e partie : Conception du brut de fonderie.
3e partie : Conception de l'outillage et du process de fonderie.
4e partie : Élaboration de l'alliage.
5e partie : Définition du process d'usinage .