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Analyse et conception d`un outil de coupe pour la valorisation

1. ccseeeeccecsesseeeeeeaeeseeeeeeaeeeeeeeeaaees 22 1 4 3 Les machines actuelles d lagage des haies 4 24 1 5 De l exploitation foresti re la valorisation des d chets 27 Tol Latillere BOIS TTANCAIS ES ed a iraan ea 27 1 5 2 Valorisation des d chets bois issus des haies cseeeeceeceseeeeeeeeeaeeeeeeeesaeeeeeesaeaeeeeessaaess 29 1 5 3 Positionnement de NOREMAT aupr s de la fili re bois nergie 30 1 5 4 Cahier des charges de NOREMAT pour la conception du nouvel outil cecceeeeeeees 32 CHAPITRE 2 APPROCHE DES HAIES FRAN AISES ET DE LEUR VALORISATION EN BOIS ENERGIE ees a a aaa Raa aa ONE 33 2 1 L organisation de la haie et du bocage 35 2101 Diversite du Docage I TANCAIS un AU Un aara eNe atean ent 36 21 22 ASDeCIS NSOGO Soinen iir a e ea e idee nee tasse lens rater eor eat 37 24 39 Gestion CE CMUCUC IN atetaicecedinedcs estates NE rime retirent le in ete 38 ARAE OOM CIOM RAT TT TS 39 2 2 M thodes d estimation quantitatives des haies fran aises 39 2 2 1 M thode d analyse cartographie de J BAUDRY snsssnsnnnssesssnnnnnesesssrnrrrrrenssrrnrrreesrrnrrrrreesene 39 2 2 2 Inventaire Forestier National resarcir 41 2 2 3 Elaboration d une m thode d estimation du lin aire fran ais partir des donn es de l IFN 42 2 2 4 M thode de d termination de l importance des haies dans les d partements fran ais 44 2 2 5 Nolume d biomasse VaAlOliSAll Cis cesecosshaucoaezcbsececasen
2. Figure 61 Formule d estimation de l effort de coupe en fonction des donn es m caniques du mat riau bois 52 3 1 7 2 Humidit coefficient d humidit Kh Avant toute chose 1l est important de pr ciser que dans le domaine de l usinage l humidit est g n ralement utilis e sur sec contrairement au domaine du bois nergie qui l utilise sur brut Dans le premier cas nous effectuons un rapport massique de l eau pr sente dans l chantillon par rapport sa masse s che et dans le deuxi me c est par rapport sa masse humide C est pour cela que quantit d eau quivalente les humidit s de bois usin s sont sup rieures celles des bois br l s L humidit est un param tre important qu il ne faut pas prendre la l g re lorsque l on parle du bois elle influe sur les propri t s m caniques de celui ci et donc sur la formation du copeau par cisaillement J BOUCHER 53 a montr que la proportion de copeaux de type I et de type II augmentait pour une humidit du bois inf rieure 10 et sup rieure au point de saturation des fibres Dans le cas des haies de bords de route l humidit avoisinant les 50 nous sommes bien concern s par cette tude De plus l humidit diminue l usure des outils surtout dans le cas de bois abrasifs Les principaux travaux traitants de l humidit du bois sur l usinage ont t faits par KIVIMAA 40 McKENZIE 47 et KOCH 45 Figure 62 Le coe
3. NONSC COUP de a ne nuit tnt este ee 72 3 16 FONMAION dU CODCAU ES RS RS net tie enr nul 73 3 1 7 Param tres d usinage facteurs li s au bois 77 3 1 8 Param tres d usinage facteurs li s la coupe 79 3 1 9 Param tres d usinage facteurs li s l outillage ee ec cece ceeeeeeeeeeeeeeeeeeesaeeeeeesaeeeeeeeeas 81 3 2 Les outils producteurs des plaquettes de chauffage cccccceeeeeeeeeeeeeeens 83 J 241 E6S DIOV SUNS TONS SHON S esc D AR die een ec 83 922 Le Cant r de SCIONS 2h MR nd a dede hota ne tete 89 3 0 COncllSiondu Chabille ccc a take Ron aan D ees 90 CHAPITRE 4 CONCEPTION ET PRESENTATION DU NOUVEAU SYSTEME DE COUPE 93 4 1 Methodologies d innovations ss 95 4 1 1 L innovation dans les entreprises et NOREMAT 1 00 0 eee eceeeece eee eee eae eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaaaaaas 96 Ace M MOdOlIOgI Teteh S sie a N eee coe acta Pee tatin ee 97 A 1 3 Diagnostic du projet INMOVANON serre ne reed te eee eee 98 AVA Analy SesceS peregi S ESS SRE ere e Ye ees eee ee 98 4 1 5 Le degr de pr paration et connaissance de l entrepriSe cccccseeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaes 98 4 1 6 Les comp tences et la capacit de mise en uvre du projet 99 4 1 7 Analyse des Risques d INNoVAtiONs issin ester ae on etre ten 99 4 2 Cahier des charges fonctionnel de l outil 100 4 2 1 Le produit FS S ODIeC Sn mens ane aient elite 100 A 22 L6 CON XIS O Projet saie en Ra ne met
4. Tableau d avancement du projet 4 1 4 Diagnostic du projet d innovation Ce diagnostic est un outil de conseil labor pour analyser un projet d innovation avant son lancement NEAU 71 Dans notre cas l utilisation de cet outil est quelque peu sp cifique il ne nous permettra pas de v rifier la capacit qu a ou non l entreprise mener bien ce projet mais plut t mieux cerner le projet et les moyens de le mener bien au sein de l entreprise En effet nous ne nous sommes pas attard s sur les comp tences et la capacit de mise en uvre de l entreprise mener ce genre de projet Nous avons pr f r analyser les tenants et aboutissants du projet en lui m me La m thode consiste tout d abord en l analyse du projet en lui m me paragraphe 4 1 5 puis en l tude des capacit s de l entreprise paragraphes 4 1 6 et 4 1 7 Vient ensuite l tude du projet en lui m me avec ces risques paragraphe 4 1 8 et son cahier des charges paragraphe 4 2 4 1 5 Analyse des pr requis Les enjeux sont importants il s agit de concevoir une machine nouvelle dans la gamme NOREMAT Cette machine doit assurer une part importante dans l entretien des haies de bord de route La r ussite de ce projet permettrait l entreprise NOREMAT de proposer la solution de traitement des haies que ses clients attendent La force de l activit de base de l entreprise NOREMAT est sa capacit innover pou
5. grosses branches corcause corces souche fagoteuse broyeur disque tambour a vis sans fin broyeurs _ gt outil mains machines artisanales d fibreuse trituration corceuse mise au rond gt scies ruban circulaires alternatives corroyeuse profileuses corroyeuse toupie entureuse panneauteuse scies tenonneuse mortaiseuse ponceuse d fonceuse trancheuse d rouleuse broyage trancheuse d rouleuse outil mains machines artisanales trancheuse d rouleuse Produits connexes canters slabbers broyeurs lents gt gt Produits sortants combustible combustible objets artisanaux laine et agglom rat de bois fibres de bois p te papier poteaux pilotis fustes aviv s profil s plateaux plots l ments de charpentes bardage parquet meubles menuiserie jouets lutherie tonnellerie placages combustible bouchons li ges isolants objets artisanaux placages produits connexes chutes sciures copeaux Figure 18 D tail non exhaustif des machines et process dans la premi re et seconde industrie du bois adapt de MARTIN 12 1 5 2 Valorisation des d chets bois issus des haies La fili re de revalorisation des d chets issus de la transformation du bois depuis l arbre jusqu au meuble est depuis quelques ann
6. Cette fa on de couper autorise une variation de l inclinaison des branches Figure 156 gauche couteau droit largi et droite couteau en U trois ar tes de coupe 158 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Pour des raisons de co ts le rotor a t quip sur sa moiti sup rieure des couteaux en U et sur sa moiti inf rieure des couteaux droits largis L essai n 1 a t fait sur une haie d aub pine d environ deux m tres de haut et a peu pr s autant de large Contrairement aux pr c dents essais celle ci pr sentait des branches de plus gros diam tres jusqu 5 cm et tait d pourvue de feuilles Les conditions de coupe sont les suivantes angle de coupe de 55 vitesse de rotation de 1350 tr min 1 5 km h Le r sultat est sans appel les couteaux en U se comportent bien mieux que les couteaux droits largis les branches ne se coincent plus pour les couteaux en U et moins pour les couteaux largis Figure 157 et l tat de surface s est nettement am lior pour le couteau U Figure 158 La vitesse de rotation lev e a permis d obtenir un tat de surface optimum sur la branche restante Figure 157 gauche couteau en U propre et droite branche coinc e dans un couteau droit Figure 158 gauche coupe de branche avec les couteaux en U droite exemple de mauvais tat de surface obtenu avec les couteaux largis Par la suite
7. amener l humidit des plaquettes de 60 sur brut humidit au moment de l abattage celle du cahier des charges 2 5 1 Stockage et s chage des plaquettes en ext rieur Cette technique de stockage ne fonctionne que pour des volumes de plaquettes importants sup rieur 2000 m car il s agit de fabriquer une couche tanche superficielle sur le tas 10 30 cm de profondeur De la sorte les plaquettes plus en profondeur s chent de mani re contr l e pendant 197 Annexes plusieurs mois Pour les volumes de plaquettes plus petits des syst mes de b ches sp cifiques existent afin de jouer le r le de la cro te tanche Figure 28 Stockage de plaquettes en ext rieur et sous b che 2 5 2 Stockage et s chage des plaquettes sous abri Le fait de stocker les plaquettes sous abri permet un s chage plus rapide ainsi que d autres op rations sur celle ci la r ception le contr le le pesage Figure 29 Stockage et s chage des plaquettes sous abris 198 Annexe 3 LES PROPRIETES PHYSIQUES DES PLAQUETTES DE CHAUFFAGE 199 Annexes 200 Annexes Dans le but de r pondre au cahier des charges des chaudi res automatiques bois l entreprise NOREMAT a souhait d velopper ces comp tences sur les combustibles bois Il existe une s rie de param tres physiques mesurer et surveiller afin de r pondre ce cahier des charges Cet annexe est un rapport fourni l entr
8. effort de coupe nous devons donc essayer de limiter le mode de coupe A trop consommateur en nergie e L outil de conception h lico dale poss de de nombreux avantages et est r guli rement utilis lors de la conception de canters Il permet entre autre une meilleure r partition dans le temps des efforts d usinage 91 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois 92 Chapitre 4 CONCEPTION ET PRESENTATION DU NOUVEAU SYSTEME DE COUPE Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe 94 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe Les chapitres pr c dents ont mis en lumi re certains pr liminaires n cessaires la conception du futur outil de coupe Il est d sormais tabli qu il devra couper un mat riau souple qui est la branche devra former des produits de valorisation de la biomasse que sont les plaquettes le tout en respectant le cahier des charges de l entreprise NOREMAT Ce chapitre traitera donc de la m thodologie utilis e pour la d couverte du futur syst me de coupe puis pr sentera le dit syst me de coupe puis reviendra sur les tenants et aboutissants de ce syst me d un point de vue usinage Dans ce chapitre et pour les suivants on emploiera le terme de co lagueur pour d signer le futur syst me de coupe 4 1 Methodologies d innovations Le projet mis en place entre l entreprise NOREMAT et le laboratoire LERMAB consiste en l
9. entretien de bords de route ne n cessitent plus d am lioration Cette innovation passe par deux voies principales e La premi re solution est le d veloppement des machines de conception et fabrication interne l entreprise Cette voie d am lioration passe par des ressources classiques comme un bureau d tude un bureau technique et l coute des demandes clients Cette am lioration passe galement par la cr ation en parall le de l entreprise par une autre soci t ACTIBAC qui est charg e de d velopper certains concepts 96 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe e La seconde solution est le partenariat de l entreprise NOREMAT avec plusieurs constructeurs de machines d entretien fran ais et trangers dans le but de proposer r guli rement des produits nouveaux compl mentaires des bras hydrauliques Ainsi l entreprise NOREMAT a su s allier avec un fabriquant de broyeurs disque VANDAELE de broyeurs tambour JENZ de porteur UNIMOG MERCEDES Toutes ces innovations l entreprise NOREMAT souhaite naturellement les prot ger et de ce fait d tient actuellement une vingtaine de brevets et une quarantaine de marques L co lagueur fait actuellement l objet d un d p t de brevet 4 1 3 M thodologie retenue Apr s avoir examin avec attention les multiples outils et m thodes pour la conception et l laboration de produits paragraphe 4 1 1 nous avons d
10. est galement le meilleur choix pour la consommation de puissance Travail sp cifique min Wiem E moyenne max Angle de coupe 55 Figure 132 Travail sp cifique mesur sur tous les essais en fonction de l angle de coupe des couteaux 139 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 5 3 3 4 Influence de la branche Le param tre principal pour les branches est le diam tre au niveau de la coupe La Figure 133 montre pour deux angles de coupe 55 et 40 25 n ayant pas assez de donn es l volution de la puissance consomm e avec le diam tre de la branche au niveau de la coupe On remarque que l angle de coupe de 40 convient mieux que le 55 pour des branches d un diam tre inf rieur 2 2cm environ Ce ph nom ne s explique par le fait que l angle de 40 autorise le sectionnement de la petite branche d un seul coup faible consommation Par contre avec un angle de 55 la petite branche peut s effacer devant la dent et la coupe de la branche peut prendre plusieurs passages de dents consommation plus forte Pour le reste de la plage de diam tre l angle de 55 reste le meilleur en gardant une progression de la puissance avec le diam tre plus faible 2500 Puissance consomm e W y 708 24x 812 2 R 0 7612 m 40 A 55 r gression lin aire 40 2000 r gression lin
11. est le mat riau bois qui vient sa rencontre pour se faire usiner ex corroyage soit c est le contraire ex d fon age Mais dans les deux cas la partie du couple Outil mati re qui est fixe est r ellement maintenue sans mouvement bon maintien de la pi ce de bois par l op rateur ou bonne tenue de la broche de l outil de d fon age Dans le cas de l lagage de bord de route si l on reprend l exemple du lamier le principe peut se sch matiser ainsi selon la Figure 33 Outils rotatifs Avancement de l outil et de la machine Direction des fibres du bois Figure 33 Sch matisation des conditions de coupe par lamier 52 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Dans cette configuration la branche n est pas maintenue proximit de l outil Lorsqu elle rencontre l outil celui ci exerce une force et la branche se plie Nous sommes donc en pr sence d un outil et d un mat riau couper en mouvement continue simultan Il est imp ratif pour que la coupe puisse tre ma tris e de conna tre le mouvement de la branche face l outil le mouvement de celui ci tant th oriquement mieux ma tris Nous avons donc effectu des essais de flexion sur des branches tr s souples les branches de Saule Les branches de Saule tant les plus souples des trois essences vues pr c demment il s agit la du cas le plus d favorable pour la coupe Il s agit
12. feu Fluide caloporteur Foyer de combustion Agitateur Dioxyg ne Thermom tre Combustible tudier Figure 31 Sch ma de fonctionnement d une bombe calorim trique Le pouvoir calorifique n est pas toujours pr cis sur les cahiers des charges de livraison des combustibles Le fait qu un combustible ne soit pas tr s calorifique n emp che pas la chaudi re de fonctionner mais en r duit consid rablement l efficacit La contenance nerg tique d un combustible ne d pend pas de sa granulom trie mais beaucoup plus de l essence de bois et de son humidit 30 40 50 60 70 Humidit Figure 32 Evolution du PCI d un combustible avec son humidit Le PCI moyen des combustibles l entr e des chaudi res est de 2500 3000 kWh tonne PCI anhydre en kJ kg 1915 1904 1893 TES 1968 1861 1850 1832 1814 203 Annexes 3 5 Granulom trie La granulom trie d un volume de plaquettes correspond aux dimensions moyennes du solide que constitue la plaquette Plus simplement elle d finie la taille des plaquettes et permet ainsi de choisir la technologie d appareil de chauffage la mieux adapt e pour l alimentation et la combustion Pour les grosses chaufferies chaufferies industrielles de puissance sup rieure 300 kW les plaquettes utilis es peuvent faire jusqu 10cm de longueur pour une section de 5 5cm au plus Les petites chaudi res chaudi
13. mais ne coupe pas suffisement rapidement 15m s le contact chaine guide emp che d aller plus vite Largeur de coupe lev 12mm Total 22 216 Annexes 4 2 Inventaire des outils de la fili re accoroutage Disque de coupe Mouvement Rotatif Mode de coupe A Vitesse de coupe 45 m s Avance par dent X mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Le corps est souvent en aciers les dents interchangeables peuvent tre en carbure Utilisations connues Broyeurs de branches Fournisseurs connus Notes 1 5 LE __ Observations Prix Technologies sim simples Disponibilit Beaucoup de fabricants Facilit d adaptation Principe du lamier Capacit s de coupe broie et coupe petites et grosses branches Usure denis carbures S curit dans l axe de la route Qualit de coupe moyenne bonne Facilit d utilisation sur chantier risque de bourrage Observations Le disque rotatif peut tre utilis en bout de rotor pour couper ou broyer Le principale avantage qu il a est de couper les petites et les grosses branches Total 23 217 Annexes Utilisations connues Mouvement Lin aire Alternatif Mode de coupe A Vitesse de coupe 60 5000 cycle min Avance par dent X mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Le corps et les dents sont souvent en aciers Taillage des haies paire de ciseaux Barre de coupe de moissoneuses batteuse Fournisseurs connus STIHL NOREMAT Crit
14. De surcro t cette diversit des haies fran aises ne permet pas de d terminer avec certitude les essences qui la composent Nous savons seulement qu il s agit dans la majorit des cas de feuillus 80 environ 1 2 Revalorisation quoi en faire Il existe de multiples possibilit s de revalorisation des d chets bois la liste suivante n est tant qu une partie non exhaustive Il s agit plus long terme de proposer nos clients des machines capables de traiter des d chets d lagage de bord de route afin que l utilisateur puisse revaloriser ces produits connexes 1 3 Le compostage Le compostage est un processus a robie qui facilite et acc l re la transformation des mati res organiques fermentescibles par de nombreux micro organismes et qui s accompagne d un d gagement de chaleur important Il aboutit s il est bien men la formation d un r sidu d shydrat d sodoris hygi nis stabilis appel compost Les d chets fermentescibles sont ceux qui peuvent faire l objet d une fermentation transformation de certaines substances organiques sous l action d enzymes s cr t es par des micro organismes Les d chets organiques fermentescibles contiennent en proportions tr s variables et sous des formes plus ou moins accessibles aux microorganismes aussi bien des produits simples et facilement fermentescibles tels que les sucres l amidon les graisses les prot ines etc et d autres d
15. Figure 40 Tambour marteaux FORUS Les auteurs ne sont pas toujours d cid s sur la meilleure technologie adopter pour fabriquer de la plaquette de chauffage de qualit Le broyeur disque est souvent moins cher l achat que le tambour capacit de production quivalente Par contre les co ts de production des deux sont difficiles estimer En ce qui concerne la granulom trie la pr sence de grille de calibrage et l inertie plus importante du tambour d favorisent le broyeur disque 90 40 Broyeur tambour Broyeur volant 30 20 Figure 41 Comparaison des allures granulom trique entre les broyeurs tambours et disque Le graphe pr c dent montre la superposition des allures granulom triques Le graphique pr c dent doit tre pris de la mani re suivante on voit que la courbe granulom trique du broyeur tambour est plus sym trique plus gaussienne ce qui est signe de plaquettes de dimensions homog nes Ces courbes ont t obtenues en analysant deux produits de broyage de broyeurs de capacit s similaires 231 Annexes 5 2 Tarifs et co ts pratiqu s Le broyage de branches en plaquettes est une op ration la fois co teuse en nergie nergie de broyage proprement dite et en mains d uvre Le co t de fabrication des petites plaquettes est sup rieur celui des grosses car 1l faut plus d nergie pour r du
16. aire 55 1500 1000 A y 223 64x 283 61 R 0 3227 500 Diam tre de branche cm Figure 133 Puissance consomm e en fonction du diam tre de coupe pour deux angles de coupe 5 3 4 R sultats d observations de coupe 5 3 4 1 Influence de la vitesse d amenage La vitesse d amenage n a pour ainsi dire pas d effet sur l effacement des branches devant l outil paragraphe 5 2 2 2 Sur le graphique suivant il n est pas possible de trouver de relations particuli res entre ces deux param tres Les courbes sont tr s contrast es la moyenne est constante et gale 5 mais l cart type est trop important pour trouver une tendance environ 4 La principale raison de cette diversit est le comportement naturel de la branche face l outil avec tous les facteurs impliqu s diam tre ramification conditions de pousse On retiendra simplement que les retraits la vitesse de 1km h sont moins diversifi s qu avec les autres vitesses 140 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire Retrait e 800tr min 40 s 800tr min 55 1200tr min 55 Vitesse d avance km h Figure 134 Evolution du retrait des branches en fonction de la vitesse d avance pour trois essais diff rents Nous avons galement mesur le retrait pour tous les diam tres de branches et toutes les vitesses de rotation
17. broyage type rotor marteau Figure 13 et broie les branches dans le foss Pour le moment les collectivit s poss dent un budget allou cette double t che mais la mobilisation des machines et des hommes reste tr s co teuse et les produits ne sont pas r cup r s 1 5 De l exploitation foresti re a la valorisation des d chets 1 5 1 La fili re bois fran aise Le bois est depuis longtemps utilis la fois pour ses caract ristiques esth tiques et m caniques pour sa disponibilit C est un mat riau qui poss de des qualit s propres un mat riau vivant mais aussi une anisotropie une h t rog n it et une variabilit qui constituent des contraintes lors de sa transformation tout au long de la fili re On a coutume de s parer la premi re transformation abattage d bardage scieries placages et la seconde ameublement construction menuiserie Une fili re parall le prend galement de l importance ces derni res ann es celle du retraitement des d chets et des produits en fin de vie base de bois Sans vouloir tomber dans l num ration exag r e 27 Introduction on peut signaler qu un quart du territoire national fran ais est couvert par la for t 16 millions d hectares en constante augmentation FPF 9 et que celle ci constitue la moiti de la surface bois e de la CEE ONF 10 Selon les chiffres du gouvernement de 2008 GOUV 11 la fili re bois emploie 173 000 salari
18. corces et de feuilles A tout ceci vient s ajouter la terre et les cailloux que les branches peuvent ramener lorsqu elles tombent terre Afin de produire une plaquette faible taux de 61 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie cendres nous nous arrangerons donc pour couper les branches en hiver pr sence moindre de feuillage et pour ne pas les laisser tomber l id al tant que les plaquettes soient directement stock es sans toucher le sol 2 5 3 Comparaison avec les produits connexes issus de l lagage des haies Nous avons voulu savoir dans quelle mesure des plaquettes produites par une haie de bords de route taient compatibles avec le pr c dent cahier des charges Nous avons donc r cup r des plaquettes la sortie d un broyeur disque qui tait en train de broyer des branches de haies fra chement coup es Cette r colte a t effectu e sur une grande longueur de haie plus de 500m dans laquelle de nombreuses essences feuillues se c toyaient La r colte s est faite au mois de janvier 2008 p riode laquelle la quasi totalit de feuillage tait tomb et p riode habituelle d lagage Les plaquettes ont t r colt es la sortie de la goulotte du broyeur avant qu elles ne tombent terre Une fois les plaquettes r cup r es nous avons effectu une s rie de tests visant caract riser le combustible suivant les crit res d crits pr c demment
19. e Figure 36 Installation utilis e pour la mesure du taux de cendre Une fois le test termin nous appliquons la formule suivante afin de calculer le taux de cendres Masse des cendres Taux_ de_ cendres __ __ Masse _ initiale chantillon 207 Annexes 208 Annexe 4 INVENTAIRE DES OUTILS DE COUPE 209 Annexes 210 Annexes A la demande de l entreprise NOREMAT j ai effectu un inventaire non exhaustif des outils de coupe pr sents dans la fili re bois dans le domaine de l accoroutage et dans d autre Cela a permis un classement de ces diff rents outils puis le choix du futur concept de coupe NOTICE D UTILISATION DE L INVENTAIRE La notice a pour but de montrer l utilisateur la classification des diff rents outils de coupe recens s Mouvements relatifs outil pi ce Continu lin aire Continu alternatif Rotatif Mode de coupe A Coupe a Coupe transversale On prend pour hypoth se que la direction g n rale des branches couper est horizontal et que les fibres de bois sont suivant cette direction Dans le cas d un tron onnage de la branche Coupe A on vient trancher les fibres alors que dans le cas d un rabotage coupe B les fibres sont s par es Les conditions de coupe sont alors tr s diff rentes C Coupe tangentielle ou radiale Vitesse de coupe Le copeau est le r sultat de la p n tration de l outil dans la mati re
20. e par des moyens m canis s roto faucheuses et tondeuses d broussailleuses a bras articul de fa on a respecter les objectifs de s curit avec des qualit s de service d esth tique et de respect de l environnement Figure 9 e L lagage ou taille m canique des v g taux en hauteur en bordure de voie consiste a viter leur d bordement Elle est effectu e l aide de machines de taille m canique des v g taux e Le broyage consiste liminer la v g tation d un diam tre plus important Cette action est r alis e m caniquement l aide d un mat riel travaillant parall lement au sol Ces op rations revenant couper et broyer la v g tation ind sirable roncier broussaille rejet 21 Introduction de ligneux attraient au d broussaillage La v g tation une fois coup e est souvent laiss e sur place Figure 9 Utilisation d une machine de fauchage de bords de routes L ensemble de ces prestations est effectu avec du personnel sp cialis form la conduite d engins la s curit et la signalisation Le mat riel sp cifique doit r pondre aux normes europ ennes de protection L entretien des accotements a tout d abord un but de s curit pour les usagers de la route visibilit de la signalisation de la route et des autres usagers mais aussi la pr servation de la structure de la chauss e foss s pour l vacuation des eaux largeur de la voie Juri
21. et le lamier poss de deux zones de travail Figure 46 En effet si la branche est coup e au dessus ou en dessous du moyeu de rotation de la lame le travail change Avance de l outil Branches e i l Zone de travail en avalant Figure 46 Repr sentation des deux zones de travail d une lame de lamier L usinage du bois consiste en une transformation de la mati re usiner par passage successif d un l ment coupant L usinage ainsi d fini g n re deux produits tr s importants le premier est la pi ce de bois restante avec la surface cr e par le passage de la dent et le deuxi me est la partie de bois enlev e par ce m me passage le copeau En ce qui nous concerne le futur outil sera en mouvement relatif par rapport la branche d arbre La pi ce de bois restante est la branche fra chement coup e rest e sur l arbre et la partie de bois enlev e est la plaquette de chauffage produite Les recherches effectu es sur l usinage classique du bois peuvent s appliquer ici car nous sommes dans les m mes probl matiques de formation du copeau et dans l interaction du couple outil mati re C est pour cette raison que l tude de la litt rature de ce chapitre s appuie sur des recherches en usinage du mat riau bois 3 1 2 Modes de coupe L objectif de ce paragraphe n est pas de s tendre sur des d tails biologiques du mat riau bois acquis depuis longtemps aupr s de tout
22. nous sommes dans un cas un peu particulier en effet l outil en rotation verticale usine les branches dont la fibre neutre est consid r e comme normale au plan de la haie Lorsque l outil attaque la branche l ar te de coupe est perpendiculaire aux fibres du bois et l ar te de coupe se dirige dans l axe des fibres de la branche Durant l usinage la situation volue car l ar te de coupe rentre de plus en plus dans la branche de cette fa on elle devient de plus en plus normale aux fibres du bois En fin d usinage l ar te de coupe est devenue compl tement perpendiculaire aux fibres du bois et nous voici en pr sence d un usinage 90 90 Figure 97 Cette d finition du mode de coupe sp cifique cet usinage part de l hypoth se que les branches sont normales au plan de la haie Dans la nature il est clair que celles ci ne respectent pas souvent cette loi 113 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe Direction d avance Direction d avance 90 0 90 90 Figure 97 Evolution des modes de coupe pendant l usinage d une branche par loutil innovant 4 5 2 Formation du copeau efforts de coupe Dans le cas de notre usinage la branche est coup e et les copeaux sont form s par passage successifs des dents de l outil l effort de coupe se d compose alors comme pr c demment en une composante parall le l axe de la route Fx et une parall le la branche Fy Figur
23. ographique des n uds du r seau bocager le relev sur site permet de caract riser les haies en prenant plusieurs crit res 40 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Code Variable HMAX Hauteur maximale du plus grand arbre de la haie HDOM Hauteur dominante de la haie hauteur des arbres ou arbustes la plus fr quente LCA Largeur de la canop e entre les branches ext rieures LIC Largeur de l inter champ entre les bords labour s ou patur s des champs adjacents LIF Largeur talus foss entre le bord ext rieur des foss s ou du talus HT Hauteur du talus de chaque c t PF Profondeur du ou des foss s LE Largeur du ou des foss s RCO Recouvrement de la strate arborescente hauteur gt 4 m en RCU Recouvrement de la strate arbustive 1 m gt hauteur lt 4 m en RCU Recouvrement de la strate herbac e hauteur lt 1 m en PER Perm abilit de la haie l air en NTO Nombre de trou es Figure 23 Liste des crit res utilis s par J BAUDRY pour la caract risation des haies sur site Gr ce cette m thode nous obtenons des r sultats tr s pr cis avec un lin aire un inventaire d essence la r partition g ographique mais uniquement sur une surface r duite 2000km soit 1 275 de la surface du territoire fran ais Cette m thode pr sente une r elle avanc e dans les inventaires des haies fran aises elle allie des m thodes modernes rapides et eff
24. outil est capable de couper de fa on nette et de transformer en plaquettes calibr es les branches jusqu un diam tre de 5cm Pour la r cup ration des plaquettes produites la t che est plus d licate il n est pas possible de concevoir un carter de r cup ration englobant l angle de projection des plaquettes 120 La solution qui a t trouv e est de capter le copeau d s sa formation l int rieur du corps d outil cette m thode en cours d am lioration est d j plus efficace qu un carter d aspiration standard En ce qui concerne la consommation de puissance le choix d un angle de coupe important r duit de fa on significative la consommation d nergie de l outil lors de la coupe pour attendre environ 1000W pour 18cm de hauteur de coupe et pour une branche de 4cm de diam tre En ce qui concerne l analyse de la coupe les copeaux obtenus de taille importante ont pu tre analys s Nous avons pu voir les copeaux form s l volution des modes de coupe ainsi que la r partition des efforts de coupe lors des diff rentes tapes d usinage La compr hension de l interaction entre tous ces facteurs a t la cl de la r ussite de la conception de l outil de coupe 168 Conclusion g n rale et perspectives 7 3 Perspectives de travaux J ai volontairement r uni en un seul paragraphe les perspectives scientifiques et industrielles car le d but de ce projet a commenc par une these CIF
25. ouvrier ou par des rouleaux ameneurs Quand la capacit de travail de l outil est trop faible pour l usinage demand des cons quences apparaissent tout naturellement mauvais tat de surface vitesse d amenage diminu e en temps r el Dans notre cas d usinage lorsque l outil rencontre une branche trop grosse trop rapidement la branche se cabre autour de l outil se plie contre celui ci et la branche n est pas correctement usin e Figure 119 et Ce cas arrive r guli rement avec des branches de gros diam tres des vitesses d avances trop lev es 1 5 et 3 km h Figure 120 30mm Figure 120 Etat de surface d une branche de 30mm de diam tre de coupe amen e 3km h et coup e 400 tr min Par contre il est tout fait possible avec des conditions d usinage correctes d obtenir un excellent tat de surface pour des branches de gros diam tres Figure 121 131 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 50mm Figure 121 Etat de surface d une branche de 50mm de diam tre amen e 0 5km h et coup e 800tr min Pour les petites branches moins de 10mm de diam tre sur le plan de coupe n ont que deux possibilit s soit l outil est correctement aff t et coupe net la branche et l usinage se passe bien soit l outil est moins bien aff t ou 1l tourne trop lentement et la petite branche ne r siste pas suffisamment l action de la dent et sautille
26. paysages voir paragraphe 1 4 l entreprise a tout d abord une activit de services avec la fois un r le de maintenance g n rale des mat riels en fonctionnement fournitures de pi ces de rechange r parations sur sites r visions et un r le de conseil et de formation pour ses clients La deuxi me activit de l entreprise est celle de concepteur assembleur de mat riels le bureau d tudes con oit les mod les de bras hydrauliques et de groupes de fauchage lagage puis l atelier de production assemble les machines aucune pi ce n est fabriqu e dans les locaux de NOREMAT Une des strat gies de l entreprise est de livrer et de mettre en route elle m me ces mat riels chez ses clients Parall lement son activit de constructeur NOREMAT distribue galement des mat riels dits de n goce fabriqu s par des partenaires fran ais ou trangers Cette activit de distribution de mat riels est compl mentaire la gamme NOREMAT Ainsi l entreprise est le distributeur exclusif de la gamme de broyeurs de bois de la marque allemande JENZ L entreprise NOREMAT a t cr e en 1981 par Jacques BACHMANN et avait pour but dans un premier temps le service apr s vente des machines d entretien de bords de route dans l est de la France Aujourd hui l entreprise qui a t reprise par le fils de son cr ateur Christophe BACHMANN compte pres de 150 personnes et est pr sente partout en France et se d velo
27. res Notes 1 5 C Obsewations _ Prix Disponibilit Facilit d adaptation Capacit s de coupe Usure S curit Qualit de coupe Facilit d utilisation sur chantier Observations Principe et mat riaux simple D j utilis D j utilis Faible vitesse d avance 2 km h Dents en acier mais pas de chocs Bonne Pas mieux l heure actuelle Fiable et robuste D j utilis dans le domaine procure une coupe nette et propre Le probl me vient de la faible vitesse de coupe et donc d avance Il est possible d augmenter facilement la fr quence des oscillation mais un risque d augmenter les vibrations et de perdre en couple Largeur de coupe tr s faible Total 24 218 Annexes Marteaux et fleaux Description particularit s Le principe des marteaux est de les fixer via une liaison pivot a un rotor et d utiliser leur inertie pour d chiqueter le bois Mouvement Rotatif Mode de coupe A Vitesse de coupe 45 m s Avance par dent X mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Les marteaux sont en fond ADI 1200 modifications eventuelles carbures Utilisations connues Cette m thode de coupe est r guli rement utilis e dans le d fibrage et le broyage des v g taux Pour la coupe la qualit est m diocre Fournisseurs connus FORGES DE GORCE WILLIAM LEE LTD BARDON NOUVELLE FORGE SA VAN BEEST BV ARNO SARL GOUVY s eiee TROUS e __Observationg ___ Prix Prix du marteau fa
28. un concept de coupe qu il va falloir valider et am liorer C est une campagne d essais plus lourde mettre en place et plus co teuse pour l entreprise Pour ces raisons le prochain paragraphe traite davantage des am liorations technologiques de l outil de fa on chronologique que d une campagne d essais scientifiques syst matiques 6 3 2 1 Campagne d essais n 1 La campagne d essais n 1 a t r alis e sur une haie d aub pine d environ deux m tres de haut et peu pr s autant de large Elle est pourvue de feuilles et les diam tres de branche d passent rarement les 3 cm Les conditions de coupe sont les suivantes angle de coupe de 55 vitesse de rotation de 800 tr min 1 5 km h Nous essayons la coupe l horizontale et la verticale prise de passe 60cm L outil absorbe les 60cm de v g tation sans difficult s au d but mais finit par se bloquer cause de branches emm l es autour du rotor Il y a un gros probl me d obstruction des branches sur la p riph rie du rotor ce qui provoque les blocages Lors de conception de l outil un petit espace 5mm avait t pr vu de chaque cot des couteaux pour le passage des copeaux Malheureusement de nombreuses branches se coincent dans ces espaces et finissent par boucher les trous A cela plusieurs cons quences e Les copeaux ne rentrent plus dans le corps d outil e Les branches qui d passent cognent contre la carcasse e Lorsque
29. un copeau recourb d paisseur croissante et a un point critique une rupture se produit terminant la formation du copeau Cette seconde phase contrairement la premi re n est pas ma tris e et d pend par exemple de l angle de fil A la suite de la premi re phase il appara t une surface de qualit alors que la seconde phase laisse une surface irr guli re qui persiste jusqu l ventuel enl vement par les formations successives de copeaux Figure 54 A gauche Premi re phase recourbement du copeau et droite rupture Les observations la cam ra ont conduit FRANZ 46 d crire trois types de copeaux Type I IT et III McKENZIE 47 par la suite en ajouta un quatri me sous le nom de Type O propos du tranchage La diff rence entre les trois principaux types se fait sur l endroit o s effectue la rupture 73 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Le type I est form quand les conditions de coupe sont telles que le bois se fend devant l ar te Une partie du copeau est form e par l action directe de la dent tranchage mais la zone de fissuration fendage est situ e en aval de l ar te de coupe Il y a ensuite rupture le copeau tant assimil une poutre encastr e en flexion Ce copeau est tr s peu pratiqu car la direction et la longueur de la fissure ne sont pas maitrisables sur la surface usin e Une fois que l ar te de coupe a
30. 10000 00 8000 00 6000 00 4000 00 SS 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 00 gt Humidit sur brut Figure 30 Evolution du pouvoir calorifique inf rieur des plaquettes en fonction de l humidit sur brut 201 Annexes 3 3 L humidit sur brut du combustible La quantit d eau contenue dans le bois se mesure relativement la masse de bois anhydre et humide Ainsi l humidit peut tre valu e comme le rapport de la masse d eau sur la masse de bois humide Il M m s agit alors de l humidit dite sur brut not e H H ee EC EE TUE 00 Mis humide Mis humide St la masse de bois humide en kg Myois anhydre St la masse de bois humide en kg e H est humidit sur brut L humidit d un bois est d finie et mesurable grace la norme fran aise NF B 51 004 e Peser l prouvette dont on souhaite mesurer l humidit e D shydrater l prouvette dans une tuve ventil e 103 C jusqu stabilisation de sa masse e Peser l prouvette s che rapidement pour viter toute reprise d humidit L humidit en plus d avoir des cons quences sur la combustion en a aussi sur le broyage lorsque le bois est sec il est plus cassant et l on a moins de queue de d chiquetage mais les couteaux s usent plus vite car le bois est plus dur G n ralement le cahier des charges d approvisionnement de ces plaquettes d finit des l
31. 20 A gauche haie de champs avec arbres de haut jet et a droite haie sur talus avec essences arbustives 19 36 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Les conditions de pousse d une haie repr sentent galement une diversit importante une haie poussant en montagne sera bien diff rente d une haie de plaine Les principaux facteurs entrants dans la diversit des haies fran aises sont les suivants e R partition des arbres et des arbustes sur le lin aire e Essences pr sentes e Modes d entretien et de coupe e P riodicit des entretiens e R gion de croissance e Role de la haie En effet suivant la fonction que doit avoir la haie protection coupe vent production de fruits ou de bois sa taille et donc sa physionomie seront tr s diff rentes Lorsqu il poss de le r le de cl ture d limitant une propri t ou un p turage le r seau bocage propose des formes des plus complexes C est pourquoi il est tr s difficile de pouvoir appr cier de fa on pr cise les caract ristiques des haies fran aises De plus il est important de souligner que ces variations importantes n emp chent pas les machines NOREMAT de les entretenir Les machines actuelles doivent en effet tre capables d entretenir de la m me fa on des r sineux de r gions montagneuses que des haies d aub pines de plaines 2 1 2 Aspects historiques La diversit d crite pr c demment est souv
32. 25 lt x lt 50mm 10 lt x lt 25mm 5 lt x lt 10mm D lt x lt 1 mm x lt 1 mm Figure 125 Comparaison granulome trique entre un usinage 400 tr min et 800tr min Les r sultats sont clairs la granulom trie a 800tr min met en vidence la pr sence d une proportion plus importante de petites particules Pour l usinage 400 tr min les dents passent moins souvent pour couper la branche les produits sont donc plus gros N anmoins les deux courbes sont critiquables pour deux raisons la bleue pr sente un taux important de fines 5 moins de 2 pour l autre et les tailles ne sont pas homog nes beaucoup de tailles diff rentes La verte m me si elle offre une homog n it plus importante montre la pr sence de particules un peu trop petites 5 3 2 2 Influence de la vitesse d avance Etudions maintenant l influence de la vitesse d avance de la branche sur l outil Les conditions d essais sont les m mes que pr c demment mais avec une vitesse d avance lente 0 5 km h et une plus rapide 1 5 km h Figure 126 Ici encore la granulom trie r v le une variation globale de la taille des plaquettes cause de la variation de la vitesse d avance Avec une vitesse d avance lente la taille globale des plaquettes est nettement plus petite et en plus le taux de fines est important presque 20 La pr sence d un fort taux de grosses plaquettes est due au d tachage de grosses particules 134 Essais de coupe et d
33. 5 Livraison de plaquettes la chaufferie 4 D chiquetage sur plate forme s dans le hangar Figure 20 Production de plaquettes sur plate forme et flux indirect L approvisionnement indirect est plus cher car 1l n cessite d avantage de stockage et de manutention En revanche les plaquettes peuvent tre s ch es et cela permet un meilleur pouvoir calorifique du 191 Annexes combustible ainsi qu une bonne s curit d approvisionnement de celui ci Lorsque l on broie les plaquettes en dehors de la for t le faible coefficient de foisonnement des branches de houppier pose probl me En effet les transporter en l tat co terait trop cher c est pourquoi les houppiers sont compact s en ballots puis transport s et enfin broy s 2 Compression des cimes 3 D bardage des ballots et houppiers par porteur 4 Mise en tas bord de route 5 Transport par grumier des ballots 6 D chiquetage sur plate forme la plate forme de stockage de stockage ou chaufferie Figure 21 Production de plaquettes sur plate forme partir de houppiers compact s La derni re possibilit est du broyer les plaquettes en bord de route et de les transporter en lieu de stockage 2 D bardage des r manents 3 D chiquetage bord de route en bord de route et transport vers le lieu de stockage 4 Stockage et s chage des plaquettes 5 Livraison de plaquettes s ches la chaufferie Figure 22 Producti
34. G DUCHNICKI T S Some experiments in Low Speed Chipping Pulp and paper Canada 65 5 T 235 1963 175 R f rences bibliographiques 60 UHMEIER A Experimentell och numerisk analyse av flisninf smat trychkimpregnering av ved PhD thesis institutionen f r pappersteknik Stockholm Sweden 1993 61 GOLLI G FIORAVANTI M SODINI N UZIELLI L Wood processing a contribute to the interpretation of surface origin according to grain orientation proceeding of the 17th international wood machining seminar IWMS 17 2005 University of Applied Sciences Fachlochschule Rosenheim Germany 26 28 September 2005 377 382 62 TWADDLE A The influence of species chip length and ring orientation on chip thickness Tappi Journal Vol 80 No 6 1997 63 HOUZIAUX G COLLET R HERNANDEZ R Analyse de la fragmentation des plaquettes par slabber ENSAM CLUNY 56 p 2008 64 HERNANDEZ R BOULANGER J Effect of rotation speed on the size distribution of black spruce pulp chips produced by a chipper canter Forest Product Journal vol 47 No 4 1997 65 UHMEIER A Some fundamental aspects of wood chipping Tappi Journal Vol 78 No 10 1995 66 NORME IEEE 1220 Standard for application and Management of the Systems Engineering Process janvier 1999 67 NORME EIA 632 Processes for engineering a system Avril 1998 68 NORME ISO 15288 Systems Engineering System Life Cycle Processes Novembre 2003 ou AFNOR Z 67 288 Ing nierie
35. TUOT Le grenelle de l environnement rapport du rapporteur g n ral 2007 39p 3 Base de donn es du gouvernement francais PEGASE http www industrie gouv fr energie statisti pdf dep2000 pdf ao t 2008 4 Direction g n rale de l nergie et des mati res premi res Les nergies renouvelables en France de 1970 2003 DGEMP Mars 2005 50p 5 Inventaire Forestier National Bois Energie Les for ts ont de la ressource Lettre de l IFN n 9 Septembre 2005 8p 6 Norme NF E66 520 1 Domaine de fonctionnement des outils coupants Couple outil mati re Partie pr sentation g n rale sept 1997 7 Entreprise NOREMAT L essentiel NOREMAT document interne F vrier 2006 8 SNACC Site Internet du Syndicat National des ACCoroutistes http www snacc fr profession 9 GAUTIER A Les chiffres cl s de la for t priv e For t priv e fran aise 2008 24p http ddata over blog com xxxyyy 1 18 16 47 foret chiffres cles 2008 copie 1 pdf 10 BOUILLIE J Le bilan patrimonial des for ts domaniales Office National des For ts mai 2006 11 SESSI Le bois en chiffre dition 2008 Minist re de l conomie de l industrie et de l emploi 2008 16p 12 P MARTIN Bois et productique c padu s ditions p 34 48 13 BONNET J L Guide de gestion des d chets de bois CTBA p 37 2005 14 CHANRION P La valorisation des produits connexes du bois CTBA 1992 101p 15 BIOMASSE NORMANDIE Le
36. ais Les haies sont parfois comptabilis es sous forme de surface en ha qui peut alors tre compar e la SAU Surface Agricole Utile d un d partement Cette op ration nous a permis de rep rer les d partements qui avaient une forte proportion de haies L IFN nous a permis d effectuer ces statistiques pour les d partements poss dant des donn es sur les haies cf Figure 25 Les SAU nous ont t fournies par AGRESTE agence de statistiques agricoles du gouvernement GOUV 24 Les SAU des d partements qui n taient pas renseign s ont du tre extrapol es de proches en proches on regarde les chiffres des d partements voisins que l on ponctue avec leur SAU puis nous effectuons la moyenne pond r e Finalement cela nous permet de compl ter les donn es manquantes et d diter la carte suivante Figure 25 Cette m thode peut tre utilis e par l entreprise NOREMAT pour apporter des informations sur l importance du r seau bocager et son influence sur la vente de machines d entretien et sur les pi ces de rechange 44 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie L gende EE 5 7 EM 4 5 ON 3 4 Pourcentage de surface de haie par 2 3 rapport la SAU 1 2 lt 1 Figure 25 Carte repr sentant le pourcentage de surface bocag re par rapport la surface agricole utile La carte pr c dente nous montre les d partements pr sentant un pot
37. autour d un disque en rotation Mouvement Rotatif Mode de coupe A Vitesse de coupe 30 60 m s Avance par dent 0 17 mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Corps acier et dents en HSS carbure diamant Utilisations connues Bien connues dans l industrie du bois pour tron onner et d ligner Egalement utilis es dans l accoroutage avec les lamiers Fournisseurs connus LA FOREZIENNE LEUCO Crit res Cs Notes 1 5 C Observations Prix R affutage 1FR dent Disponibilit Facile trouver Facilit d adaptation D j utilis dans le domaine Capacit s de coupe Bonne capacit sauf petit diam Usure Bonne S curit Mauvaise disque dans l axe de la route Qualit de coupe Bonne sur grosse branche Facilit d utilisation sur chantier Bon outil mais dangereux et bruyant r i i i i i i i Observations Les calculs sont pris pour un tracteur 2 km h lame de diam tre 700mm et 96 dents 2000 tr min Les lames de scies circulaires sont d j utilis es dans l lagage de bord de route mais posent un s rieux probl me de s curit Des accidents sont arriv s sur des chantiers Largeur de coupe 3 ou 4 mm Total 25 Annexes SCIE ALTERNATIVE Description particularit s Sur le principe de la scie sauteuse une lame proche d une lame de scie ruban effectue des aller et retour ce qui provoque la coupe Mouvement Lin aire Alternatif Mode de coupe A Vitesse de coupe 20u3 m s A
38. beaucoup d encre et qui est d sormais un passage oblig pour l tude de la coupe En p n trant dans la mati re pour former le copeau la dent exerce une sollicitation sur le bois qui r siste lui m me c est le d s quilibre de ces efforts en faveur de la dent qui va favoriser l usinage Selon la norme NF E66 507 44 l effort de coupe peut se d composer en deux g n ratrices l une dans une direction parall le au mouvement d avance et l autre selon une direction normale la surface g n r e Figure 53 72 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois F force r sultante Fy force normale Fo force parallele copeau e paisseur de coupe a angle d attaque P angle du couteau y angle de d pouille M ES CS OO M Figure 53 G om trie de coupe et composantes des forces de coupe KOCH 45 Sur la Figure 53 on note bien la repr sentation sch matique des deux composantes de l effort de coupe provoqu lors de la formation du copeau Dans l hypoth se o la pi ce de bois est une branche a usiner par un outil rotatif nous sommes en pr sence des m mes composantes 3 1 6 Formation du copeau 3 1 6 1 Types de copeaux FRANZ 1958 L examen de la coupe rotative par FRANZ 46 en 1958 r v le l existence de deux phases dans la formation du copeau Figure 54 typiquement en coupe dans le fil il se forme dans un premier temps
39. car celui ci en d but d usinage fait travailler la branche en compression et non en traction ce qui provoque des cassures et de grosses projections Nous avons pu le v rifier lors des essais pr liminaires avec les trois angles de coupe En dehors du fait que les branches sont cass es et non coup es nous ne maitrisons ni la formation des copeaux ni les projections qui r sultent de ce mode de coupe Figure 99 Le mode de coupe en opposition est pr sent Figure 97 j u 4 A Branche clat e Sens d avancement Figure 99 Ph nom nes de cassures li s a Pusinage en avalant Le sch ma pr c dent montre ce qu il se d roule lors de l usinage des branches en avalant la branche vient se coincer entre outil et sa fixation et se casser sous effort d usinage Figure 100 Effort de coupe mis en jeu lors d un usinage d une branche en avalant 115 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe 4 5 4 La captation des copeaux form s 4 5 4 1 Vitesse de coupe Une des particularit s de l usinage est que les vitesses de coupe peuvent tre tr s diff rentes suivant le type d usinage et les mat riaux de l outil et le bois Ainsi la vitesse de coupe peut s chelonner entre 20 m s et plus de 100 m s Cette variabilit entre les vitesses de coupe entra ne des diff rences d nergie cin tique entre les particules projet es En effet la vitesse ini
40. ce test montre une homog n it plus importante pour l angle de coupe de 55 presque 65 des plaquettes sont entre 5 et 25mm L angle de 25 produit des plaquettes de tailles plus diverses aucun pourcentage ne d passe les 25 L explication de ces r sultats fait intervenir un param tres nouveau l paisseur de la plaquette conditionn e par la p n tration de l ar te de coupe dans la branche En dehors du fait que l angle de 25 donne une composante radiale d efforts de coupe importante ce qui repousse la branche au moment de l usinage celui ci r duit la p n tration de l ar te de coupe dans le bois ce qui provoque des paisseurs de plaquettes faibles 2mm maximum pour cet essai L angle de 55 autorise une bonne p n tration de l ar te de coupe dans la branche donc une paisseur de plaquette sup rieure environ 5mm en moyenne Dans le cas du 25 nous formons donc davantage de copeaux de type IT alors que l angle de 55 favorise la formation de copeaux de type I plus pais La diversit de tailles de plaquettes pour le 25 s explique donc simplement par une fragilisation de la plaquette due sa faible paisseur et donc une fragmentation L angle de 40 se comporte de fa on interm diaire m langeant un peu les types de copeaux et donc les granulom tries Figure 128 Copeaux de TYPE I form avec un angle de coupe de 55 gauche et de TYPE II avec 25 droite Notons
41. copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois coupe Le caract re orthotrope du mat riau bois se retrouvant dans les branches d arbres 1l sera clairement plus facile d usiner un branche en la fendant dans le sens des fils coupe A que en voulant la tron onner perpendiculairement aux fils coupe C F N 300 F 300e 100 250 200 150 F 120e 40 a 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 e mm Figure 63 Force n cessaire la coupe largeur Icm en fonction de l paisseur du copeau suivant les directions de coupe h tre 12 et y 30 MARTIN 38 L paisseur de copeau influence galement un grand nombre de grandeurs de coupe la puissance n cessaire pour effectuer la coupe d pend de l angle de coupe et augmente lin airement avec Em ainsi que de nombreux autres param tres Les efforts re us par une dent de l outil augmentent galement avec Em cela conditionne donc l usure des ar tes de coupe La courbe du travail sp cifique nergie n cessaire pour transformer 1 cm de bois en copeaux en fonction de Em nous renseigne sur la zone entre laquelle la consommation d nergie est la plus faible DUONG 54 Figure 64 Cette zone est bien videment d pendante des conditions de coupe dans lesquelles les copeaux sont r alis s Wip Figure 64 Courbe du travail sp cifique en fonction de l paisseur moyenne de copeaux 80 La production
42. d ordonnancer les fonctions pr c demment num r es on utilise la m thode F A S T Function Analysis System Technic soit une analyse fonctionnelle des syst mes techniques L analyse F A S T 74 permet de pr ciser les possibilit s de r alisation des fonctions de premier niveau Elle conduit 104 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe une succession de fonctions hi rarchis es L objectif est d tablir une relation BESOIN lt gt SOLUTION C est un outil de description et d analyse et non de recherche de solutions Par contre il exprime les besoins fonctionnels et la d marche vers la recherche de solutions Fonction globale Decomposition fonctionnelle Solutions techniques Quand Pourquoi Comment z Evacuer le feuillage Benne basculante Traiter les Stocker les plaquettes Big bags produits bois ae 7 Tri par vibration S parer les d chets Tri par ventilation bois du feuillage a Techniques d amenage pr c dentes Amener les plaquettes Gravit au triage a Criblage par grille Eco Broyer la r AA Calibrer les plaquettes Bons parametres Qe broyage laguer v g tation ai Rotor a couteaux Broyer les branches Volant a couteaux Vis sans fin Amener les branches Canalisations souffl es au broyeur Tapis roulant Couper la Couper de mani re Bon outil de coupe vegetation franche et continue Bonnes conditions de coupe Amener l outil de coupe la v g tation Bras hyd
43. d marche actuelle de l entreprise mieux couper les produits d accotements routiers Gr ce au nouveau concept de coupe nous respectons les contraintes de masses et d encombrements habituels de ces outils tout en divisant par deux la vitesse de rotation La coupe d une branche de 5cm de diam tre et sa r duction en plaquettes calibr es pour le chauffage 25 10 5mm ne consomment pas plus de puissance qu un aspirateur domestique 1200W La mise au point de ce nouvel outil de coupe a permis d approcher la coupe des branches de fa on plus scientifique de conserver le projet en toute discr tion et ainsi de pouvoir le prot ger A nsi ce concept de coupe la forme des couteaux le syst me d aspiration des copeaux par l int rieur sont autant de syst mes brevetable par l entreprise et donc autant de d p ts pour l inventeur garantissant une certaine avance pour NOREMAT par rapport ses concurrents En dehors de l aspect purement usinage d autres tudes ont permis l entreprise d asseoir ses comp tences dans le domaine des nergies renouvelables et du march de l entretien routier Chronologiquement mes tudes ont permis la mise jour des bases de donn es de l entreprise sur le march de l entretien des accotements routiers 1800000km en France sur la diversit des haies fran aises et sur les m thodes pour les caract riser m thodes d inventaires moyens informatiques Ainsi il est d
44. de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Voyons maintenant les facteurs li s la conception de l outil de coupe et influant sur les efforts de celui ci lors de l usinage 3 1 9 Param tres d usinage facteurs lies l outillage Le syst me d outillage est un ensemble complexe o de multiples parties de celui ci sont susceptibles d influencer l usinage d une pi ce de bois Dans ce paragraphe nous nous int resserons aux parties actives du syst me en mettant de cot tous les probl mes li s la machine la fixation de l outil l usure des outils et bien d autres 3 1 9 1 La r partition des angles de coupe La r partition des angles de coupe ou g om trie de coupe joue le plus grand r le lors de la formation du copeau paragraphe 3 1 3 L angle de coupe en particulier conditionne la p n tration de l ar te de coupe dans la mati re C est galement lui qui donnera la direction de effort de coupe principal 180 160 140 A degr s Figure 65 Influence de l angle de coupe y suivant les modes de coupe B et C cas du h tre 12 d humidit copeau de 0 2mm outil us 50 Comme l explique P MARTIN 38 la Figure 65 indique l influence de l angle de coupe sur les efforts suivant les modes de coupe Dans la pratique de l usinage du bois la trop forte augmentation de l angle de coupe peut provoquer une fragilisation de ar te de coupe e
45. de th se Pr Pascal TRIBOULOT Co directeur de th se Dr Pierre Jean MEAUSOONE Professeur ENSAM Metz Professeur Universit de Poitiers Directeur NOREMAT Professeur ENSTIB Maitre de conf rences ENSTIB A ma famille pass e pr sente et a venir La masse volumique apparente est comme son nom l indique le rapport entre la masse de bois apparent et le volume apparent de cette masse Lauteur REMERCIEMENT Si ce long travail a pu aboutir je le dois aussi plusieurs personnes Ces quelques lignes sont pour elles qu elles y trouvent ma reconnaissance Tout d abord ces remerciements vont l entreprise NOREMAT qui ma accueilli durant plus de trois ans Un grand merci Christophe BACHMANN pour son accueil son dynamisme et sa volont avec une pens e particuli re pour les personnes du BE dune soci t extra ordinaire Merci d avoir cru au vosgien qui voulait mettre du bois partout Naturellement mes remerciements vont galement l quipe de recherche du LERMAB en la personne de Pierre Jean MEAUSOONE et celle de Pascal TRIBOULOT pour leur exp rience scientifique et leur soutien La aussi une pens e toute particuli re pour lexcellente quipe de th sard pr sente sur le site de lENSTIB REMERCIEMENT J adresse ma reconnaissance a Patrick ROUSSEA UX et Patrick MARTIN pour avoir examin mon travail et pour leur apport scientifique Une th se nen serait pas une sans l
46. des modes de gestion du bocage Il convient de diff rencier les haies bordant les espaces priv s des espaces publics Il n existe pas de modes de gestion particuliers pour les haies jouxtant les espaces priv s Par contre pour le domaine public les choses ont volu Par le pass les haies bordant les chemins et les routes taient entretenues par les cantonniers Aujourd hui les cantonniers ont pratiquement disparu de la sc ne sociale villageoise De plus les exploitants tant de moins en moins nombreux confient souvent les travaux d entretien aux pouvoirs publics Dans ce cas l ce sont les services techniques des communes ou des communaut s de commune ou encore la Direction D partementale de l Equipement DDE qui assurent le relais Ce changement de type d entretien a entra n un changement dans les moyens utilis s pour le faire Auparavant les cantonniers et les priv s utilisaient des outils mains type tron onneuse alors que les services de la DDE pr f rent des machines type groupe de d broussaillage ou lamier machines fabriqu es par NOREMAT D une fa on g n rale pour le domaine public toute autorit en charge de la gestion d un r seau routier doit assurer a son niveau un entretien r gulier de la voie plac e sous sa responsabilit juridique et son soutien financier Cette contrainte trouve sa source dans l exercice de la police de la s ret publique et dans l obligation qui est faite d ap
47. domaines Dans le notre elle semble fonctionner facilement et rapidement pour les petits diam tres 1cm max Elle impose aussi de transporter une citerne d eau 2 m3 environ Mais largeur de coupe tr s faible 0 5mm Total 17 221 Annexes D coupe au LASER Description particularit s Utiliser la puissance d un laser pour effectuer la d coupe des branches Mouvement Lin aire Alternatif Mode de coupe A Vitesse de coupe m s Avance par dent mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Utilisations connues D coupe de bois tissus m taux Fournisseurs connus netes Inoest SE el _Opservations __ Prix Technologies de p de pointe Disponibilit Relativement bien implant Facilit d adaptation R alisable Capacit s de coupe Non encore d termin es Usure Aucune pi ces d usure S curit Obligation de le mettre la verticale usagers Qualit de coupe Non encore d termin es Facilit d utilisation sur chantier Non encore d termin es Observations Le laser est une technologie de pointe qui semble moins prometteuse que le jet d eau elle pr sente l avantage de ne pas avoir de citerne transporter Par contre il faut voir si la repousse des branches s effectue correctement apr s une coupe au laser Mais largeur de coupe tr s faible 0 5mm Total 13 222 Annexes D coupe par cable Description particularit s Sur le principe de la scie ruban mais ave
48. en m min N toujours la vitesse de rotation en tr min Z le nombre de dents de outil h la prise de passe de l outil en mm et D le diam tre de coupe de outil en mm V eny Vh D NERAL I Il est d sormais tabli que l paisseur moyenne de copeau conditionne un tat de surface apres un usinage pour des paisseurs fines 0 05 0 15 mm le travail est dit soign ou de finition alors que pour les travaux d bauche ou de d grossissage les paisseurs sont plus importantes jusqu 0 5 mm Lors d usinages particuliers tels que les canters de scieries par exemple il n est pas rare de voir des paisseurs de copeaux bien plus importantes cet usinage en coupe B produits des copeaux pouvant aller jusqu 8 10mm d paisseur Dans ce cas le calcul th orique de l paisseur de copeau ne rejoint pas toujours la r alit des plaquettes produites 3 1 8 3 Modes de coupe Dans les travaux de KIVIMAA 40 puis ceux de MARTIN 38 on retrouve l volution lin aire des efforts de coupe en fonction de l paisseur moyenne de copeaux pour les trois modes de coupe principaux On peut estimer que les efforts d pendent lin airement de Em Figure 63 En effet Il parait clair qu il faille d penser d avantage d nergie pour arracher de gros copeaux que pour des plus petits Sur le m me graphique on peut observer la forte influence du mode de coupe sur les efforts de 79 La production de
49. en 2 et 5cm Cela correspond 1m35 de long de fa on courante Nous l avons vu pr c demment la branche attach e au tronc peut tre assimil e une poutre encastr e assemblage naturel poss dant une certaine raideur non connue Afin de s affranchir de cette raideur inconnue nous laissons une partie du tronc sur les branches d essais De cette fa on nous pouvons galement former un parall l pip de plus facile fixer qu un cylindre 1 35m Figure 108 Sch ma de d coupe d une branche l usinage 5 1 2 2 Pr l vement des branches Le lieu de pr l vement fut choisi proche de la ville d Epinal 88 poss dant un paysage forestier appr ciable Parmi les diff rentes possibilit s la municipalit de Dogneville petit village proche d Epinal nous a donn son accord pour le pr l vement des branches en vue de la r alisation des essais La commune de Dogneville poss de une surface foresti re de 268 hectares 122 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire AY oe a A Fe oo Ei P all ii i L z f r de L Fa Fo tE E E ch j ae a F s a 7 Bourg de Dogneville 77 lt BRL ND RE Lieu de pr l vement F AK W ot i i A kc H rampe 4 i a at aa p n fe aay ite de Longe th Figure 109 Situation du lieu de pr l vement des chantillons de branches pour les essais La for t pr sente sur le site de pr l vement est tr s diversif
50. es au c ur de beaucoup de discussions Ce qui tait 1l y a encore quelques ann es consid r comme des d chets encombrants et co teux est en train de devenir de plus en plus de la biomasse revalorisable Cette biomasse revalorisable peut alors tre r inject e dans la fili re et devenir rentable La valorisation des d chets issus de l lagage des haies entre dans la m me fili re de gestion des produits issus de la fili re bois habituelle Les d chets issus de l entretien des haies de bords de route sont des D chets Industriels Banals DIB constitu s d une partie v g tale chlorophyllienne le feuillage et les fruits et d une partie ligneuse issue de la croissance de l arbre A 20 Introduction ce titre ils entrent dans la cat gorie 03 01 05 du d cret n 2002 540 du 18 avril 2002 du droit fran ais CTBA 13 Pour ce type de d chet les possibilit s de valorisation ne manquent pas En effet de nombreux ouvrages et articles traitent des voies de valorisation des plus importantes aux plus anodines L Institut Technologique FCBA 13 et l Agence De l Environnement et de la Ma trise de l Energie ADEME 11 font parti de ceux qui publient le plus d informations ce sujet En ce qui concerne les haies fran aises les donn es sont relativement succinctes car il est d licat de pouvoir correctement appr cier les volumes engendr s N anmoins nous avons identifi les voies possibles de valoris
51. gr ce ce type de d composition que l on s aper oit de la difficult couper des l ments flexibles Nous pouvons observer deux choses tr s importantes qui seront observ es pour chacun des essais e L effacement de la branche ou retrait il s agit de l angle que prend la branche encastr e dans le chariot d amenage d l action de l outil sur celle ci Figure 119 Figure 119 Repr sentation de l angle d effacement de la branche devant l outil e La vibration de la branche cause de la faible vitesse de la cam ra lorsque la branche vibre rapidement l image qui en ressort repr sente une branche floue Comme nous l avons dit pr c demment le d but de l usinage favorise la traction de la branche branche nette alors que la seconde partie accentue la composante radiale de l effort de coupe ce qui provoque une oscillation de la branche branche floue Ainsi en visionnant les diff rentes images de l usinage nous pouvons voir quelles sont les branches qui vibrent sous l effet de l outil et celles qui vibrent moins Ces observations ne peuvent pas donner lieu des conclusions fermes car il est impossible d appr cier le flou de la cam ra elles restent donc l tat d observations 5 3 Observations et resultats experimentaux Lors de l usinage des premieres branches il a tout d abord t question d observer comment se d roulait l usinage la tenue de l
52. la suite du process de fabrication d un produit assemblage finition Pour l lagage des haies de bords de route plus que dans n importe quel domaine 1l est tr s difficile de pr ciser les crit res qui feront que l entretien de la haie sera de qualit pour le client On peut distinguer plusieurs crit res sur lesquels peut porter la qualit e l allure g n rale de la haie autrement dit si la coupe de la haie forme un beau plan dans l axe de la route e l tat de surface des tron ons de coupe des branches rest es sur I arbre Le premier crit re est d pendant en grande partie du professionnalisme du chauffeur de la machine destin e l entretien Pour le second 1l n existe pas de normes pr cisant les choses et cela reste la plupart du temps a l appr ciation du client A titre d exemple les deux photos suivantes illustrent tout ceci par deux branches l une satisfaisante coup e par lamier couteaux et l autre mauvaise par un rotor marteau Cette appr ciation m a t donn e par l exp rience des personnes de m tier lors de visites sur chantiers Figure 52 Exemple d tats de surface de branches r cup r es apr s un chantier d lagage tat dit satisfaisant gauche et tat dit mauvais droite 3 1 5 Efforts de coupe L tude des diff rents efforts agissant sur l outil au moment de la coupe est une probl matique qui a fait couler
53. laboration et la cr ation d une machine nouvelle innovante Dans le cadre de ce projet il est n cessaire de suivre une d marche de conception correctement param tr e afin de respecter les diff rentes tapes de conception Ces m thodologies sont inspir es d une d marche m thodologique con ue pour ma triser la conception des syst mes et produits complexes l Ing nierie Systeme IS Les pratiques de cette d marche sont aujourd hui r pertori es dans des normes 66 67 68 Les normes d IS d crivent les pratiques du m tier travers des processus et des activit s invariants suivant les domaines d applications de IS Les m thodes d IS fournissent des d marches techniques pour r aliser ces activit s 4 1 1 Principe d innovation et positionnement NADEAU et al 69 expliquent que en terme de produits industriels l innovation implique deux VISIONS e Etre capable de cr er des produits nouveaux Ces produits doivent comporter des fonctions nouvelles attendues ou non par le client final leur utilisation doit tre intuitive les meilleurs produits sont autonomes c est dire qu ils utilisent leurs ressources propres ou celles de leur environnement e Etre en ad quation avec un march c est dire que d s la gestation du produit le march est identifi et le temps de retour sur investissement est d fini L innovation passe donc automatiquement par l tude des contraintes le produit i
54. le mode de coupe A et provoquent ainsi des vibrations importantes T 4 4 1 L bh M Figure 136 Exemple de fissuration en bout de branche Cette fissuration appara t g n ralement lorsque les conditions de coupe sont mauvaises angle d attaque trop faible ou capacit de coupe de l outil d pass e Ces fissurations sont bien videmment viter car elles sont responsables de la formation de plaquettes non maitris es et d un mauvais tat de surface de la branche 5 3 5 2 Types de copeaux L usinage effectu en laboratoire ceci d int ressant qu il reprend les m mes principes de coupe que l usinage classique mais des chelles diff rentes Ainsi il est possible de facilement observer la formation des copeaux Nous avons s par en trois la zone de projection des copeaux et avons not le type de copeau form pour chaque zone Attention ceci est la repr sentation d une tendance observ e sur quelques branches 3 D une fa on g n rale le copeau de type I est largement pr pond rant par rapport aux autres types 142 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 90 45 90 90 Copeau type Copeau type II Copeau type III Figure 137 Types de copeaux rencontr s durant les diff rentes tapes de l usinage d une branche 5 4 Conclusions 5 4 1 Validation du principe de fonctionnement L outil de laboratoire avait pour principal but de valid
55. les branches deviennent trop nombreuses et que l outil a une profondeur de passe trop importante il y a risque de bourrage e Il y a une grande quantit de projections autour de la coupe l environnement du tracteur n est pas s r dans un rayon d une vingtaine de metres 155 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais u ae Bie Fy i 4 Figure 151 Une partie de la haie une fois coup e par outil 800 tr min L tat de surface de la haie n est pas satisfaisant Figure 151 pour plusieurs raisons l inclinaison des branches l essence arbustive fibreuse et s che ainsi qu une vitesse de rotation trop faible Figure 152 Exemple de coin age de branche entre le couteau et le corps d outil et bourrage du rotor cause de enroulement de branches pour 800tr min Nous avons donc modifi les param tres de coupe afin d am liorer l tat de surface des haies Pendant cet essai nous gardons toutes les conditions pr c dentes mais augmentons la vitesse de rotation 1000 tr min A chaque fois la mesure de la vitesse de rotation est effectu e par tachym tre sur l axe de la poulie rotor Le fait d augmenter un peu la vitesse produit deux effets une am lioration l g re de l tat de surface obtenu sur les branches ainsi qu une augmentation de l inertie du rotor et donc diminution des risques de bourrages 156 Validation du concept de coupe par pr
56. machines Apr s ce que nous venons de voir la direction de projection des copeaux au cours de l usinage peut se O O Figure 105 Variation de la direction de projection des copeaux au cours de l usinage sch matiser ainsi Ainsi l ouverture du syst me de captage des copeaux doit avoir une ouverture suffisante pour limiter les pertes mati res Il doit tre positionn derni re outil de la fa on suivante Sens de rotation Sens d avancement Figure 106 Disposition sch matique du dispositif de captage 4 6 Conclusions En nous inspirant de deux m thodologies de conception compl mentaires que sont la m thode APTE et la m thode TRIZ le concept de coupe a pu tre d termin de fa on rigoureuse A la suite d une tape de conception en CAO puis d une v rification rapide de sa tenue dynamique en l ments finis l outil est d sormais au point et est pr s former ces premiers copeaux Ce concept de coupe r pond aux exigences du cahier des charges La partie finale de ce chapitre a t d di e la partie r cup ration des copeaux qui s av re tre d licate cause d un angle de projection important 118 Chapitre 5 ESSAIS DE COUPE ET DE BROYAGE DES BRANCHES EN LABORATOIRE Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 120 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire Le concept de coupe a t trouv gr ce aux m thodes d innovat
57. mais ces deux param tres n ont pas plus d influence que la vitesse d avance 5 3 4 2 Influence de l angle de coupe Nous l avons voqu lors de l tude bibliographique paragraphe 3 1 9 1 cela se v rifie par l exp rience l angle de coupe poss de une influence non n gligeable sur le comportement de la branche face l outil Les angles de coupe faibles favorisent une composante radiale importante et donc repousse la branche lors de la coupe Pour les angles importants 55 le ph nom ne inverse se produit et les efforts longitudinaux importants mettent la branche en traction et la stabilisent Retrait Angle de coupe Figure 135 Evolution du retrait de la branche face l outil en fonction de l angle de coupe moyenne effectu e sur toutes les mesures 141 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire La Figure 135 montre une nette diminution du retrait de la branche avec l augmentation de l angle de coupe graphique obtenu avec les 15 essais 45 branches Cette diminution du retrait est sans doute mettre en relation avec la diminution de la puissance lectrique Figure 132 5 3 5 Observations diverses 5 3 5 1 Fissurations du bout de certaines branches Il peut arriver que certaines branches fissurent en bout pendant le passage de l outil en fin d usinage En effet pendant la phase finale de l usinage les dents attaquent la branche suivant
58. nergie Nous n avons pas mesur la granulom trie du combustible car celle ci tant d pendante du broyage elle n a que peu d int r t pour le moment 2 6 Conclusion du chapitre Lors de la fabrication des plaquettes par le nouvel outil nous devrons donc tre vigilants sur deux param tres essentiels l humidit et le taux de cendre L humidit pourra se ma triser par le stockage en tas et le s chage des plaquettes alors que le taux de cendre devra tre surveill et limit cette valeur Nous pourrons limiter cette valeur en encouragent un entretien plus espac dans le temps diam tre des branches plus grand et en limitant le contact des plaquettes avec le sol qui pourrait apporter des l ments min raux Il ne faudra galement pas oublier la granulom trie des plaquettes qui restera le param tre le plus important param tre qui d pendra des conditions de coupe et des param tres d outillage du futur outil La ma trise de ces param tres de coupe et d outillage fait l objet du chapitre suivant 63 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie 64 Chapitre 3 LA PRODUCTION DE COPEAUX ET DE PLAQUETTES PAR COUPE ROTATIVE DU BOIS La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois 66 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Ce chapitre traite des moyens bibliographiques qui ont permis l analyse de la coupe et du broya
59. p doncul Robinier Noyer commun Figure 30 Fr quence des esp ces arborescentes dans les haies du Haut Rhin en de la longueur totale de haies IFN 31 Pour obtenir des statistiques concr tes l chelle nationale nous avons d velopp une m thode de nouveau bas e sur les donn es de l IFN apr s avoir effectu la somme des donn es nous avons regard le nombre apparition de chacune des essences existantes au niveau des haies Nous sommes en mesure de montrer quelles sont les essences qui ressortent le plus souvent Figure 31 49 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Saule Ch ne Fr ne Aulne Robinier Charme Noyer Figure 31 R partition des apparitions des essences de haie dans PIFN Les essences qui ressortent le plus souvent dans le peu de donn es que l on poss de sont le Saule Salix L le Ch ne Quercus L et le Fr ne Fraxinus L Ce sont donc les essences que nous retrouverons dans les futurs essais 2 3 0 Croissance annuelle des haies Toujours cause de la diversit des haies fran aises il est difficile de conna tre pr cis ment les rythmes de croissances de celles ci Si nous nous r f rons aux travaux de CABANETTES et al 32 effectu s sur le ch taignier Castanea Sativa les donn es suivantes sont voqu es au cours de la premi re ann e suivant la coupe d un tronc la croissance des rejets du ch tai
60. p n tr la mati re et provoqu la fissuration un copeau de taille importante se d tache en consommant que peu d efforts de coupe L usure de l ar te de coupe par frottement est galement faible Les conditions qui favorisent la formation de ce type de copeau sont entre autre l emploi d un angle d attaque lev sup rieur environ 25 de m me qu une paisseur de copeau trop grande D autre part tant donn que la r sistance du bois au fendillement longitudinal est faible la production de copeaux de type I est associ e une faible consommation d nergie de la machine outil Figure 55 Copeau de Type 1 continu photo KOCH et sch ma Dans le cas de l usinage de branches par l outil de laboratoire nous recherchons l paisseur des plaquettes la faible consommation d nergie et la faible usure alors la qualit d tat de surface est bien moins exigeante que le rabotage par exemple Le copeau de type I est donc tout d sign pour r aliser de belles plaquettes dans de bonnes conditions C est galement la formation de copeau qui poss de la plus grande capacit de coupe puisqu a chaque passage de dents les copeaux produits sont plus pais Pour le type II le mouvement de l outil d forme le bois devant l ar te tranchante en compression longitudinale et provoque des contraintes de cisaillement diagonales La rupture du bois se produit le long d une ligne qui s tend a partir de l ar
61. pas pour ceux de bords de route Cela est d aux types de produits qui sont g n ralement de faibles diam tres de 178 Annexes mauvaises rectitudes et tr s ramifi s dont la valeur marchande est faible Si l on devait r sumer la caract risation les d chets que l on obtient la suite d un entretien des haies fait par les machines NOREMAT e Se sont des branches de mati re ligneuse ramifi es pouvant contenir encore du feuillage e Les sections et les longueurs sont faibles et variables allant de 0 5cm 5cm pour le diam tre e Une fois coup le bois est encore vert et poss de une masse volumique apparente faible e Malgr tout cela reste de la biomasse en grande quantit et gratuite elle doit tre revaloris e comme telle Le recensement du lin aire de haies en France n est pas chose ais e et seul l Inventaire Forestier National s est r ellement pench sur le sujet l IFN d finit une haie comme Un l ment bois lin aire irr gulier de longueur minimale de 25m et de largeur maximum de 10m contenant au moins 3 arbres recensables et en moyenne arbre recensable tous les 10m Voici donc d o peut provenir les d chets que l on souhaite valoriser L s L Types de voies Lin aires Sources conc d es 7 840 km Minist re du autoroutes non conc d es 2 543 km transport et de nationales 27 893km Ministere du d partementales 362 033 km transport et de communales
62. passe par la production d nergie renouvelable et la r duction de la consommation des nergies fossiles En ce qui concerne la production la France est d j dot e d un syst me de production d nergies thermiques base de biomasse cons quent 78 de l nergie thermique des ENR Figure 2 13 Introduction D chets urbains D ch pin non renouvelables ee eee Solaire 0 02 0 95 ae ee y Eolien 0 08 Bois et d chets side de r coltes 0 08 Ge Pa de bois Cr othermue 0 13 PS ompes chaleur 0 36 lectricit 112 9 E hors hydraulique F ENR 161 ee Autres Petrole 92 0 Hydraulique 1ocarburants 0 42 Figure 2 R partition des nergies nouvelles renouvelables ENR en 2005 en France Mtep DGEMP 4 Cela s observe sur le graphique pr c dent le bois et les d chets base de bois occupent une place primordiale dans la production d nergie propre et principalement d nergie thermique De nos jours les Fran ais consomment chaque ann e 40 millions de m de bois nergie ce qui repr sente l quivalent de plus de 9 millions de tonnes de p trole tep DGEMP 4 De cette quantit 25 millions de m sont fournis par l exploitation foresti re Les 15 millions restant proviennent des sous produits de l industrie du bois ou d exploitations rurales Les relev s sur le terrain de certains experts de l Inventaire Forestier National montrent que si l on valorise mieux la
63. r le au sein de l entreprise 1 3 La probl matique de l tude 1 3 1 Les attentes de l entreprise NOREMAT En tant que constructeur de machines d entretien de bords de route l entreprise NOREMAT est comme tout le monde soumis aux lois de la concurrence L entreprise est galement consciente des enjeux cologiques et conomiques qui r gissent son m tier Partant de ce constat il a t d cid de concevoir un nouveau type de machine r ellement innovant dans le domaine Du fait du partenariat CIFRE avec le LERMAB il a t convenu que cette machine serait charg e du traitement de la mati re ligneuse pr sente sur les bords de route et de chemin autrement dit les haies et autres bocages Les machines existantes dans ce domaine Paragraphe 1 4 3 sont la plupart du temps tr s efficace mais sans doute faute de mieux ou par habitude ont galement d innombrables d fauts Elles peuvent tre dangereuses pour l utilisateur et pour son entourage lamier scies circulaires lentes s cateur bruyantes et demandent beaucoup d nergie de fonctionnement De ce fait le challenge est de taille il s agit de concevoir une machine qui naturellement soit efficace et qui ne soit pas entach e de tous ces d fauts Seulement les deux seules qualit s que sont la s curit et l efficacit peuvent tre consid r es par certains comme d j acquises par les machines actuelles La solution est de proposer aux cl
64. rale ou frontale par rapport l axe de progression de l engin ou peut tre mixte c est dire r glable dans l une ou dans l autre des deux positions En ce qui concerne l entra nement du bois peut se faire par rouleaux picots ou dispositifs d amenage cha nes Sur certaines machines plus simples une goulotte inclin e permet l alimentation par gravit L alimentation en bois de la d chiqueteuse peut se faire manuellement pour un broyage occasionnel ou par grappin mont sur bras hydraulique pour une utilisation plus intensive 193 Annexes 2 3 4 Capacit de broyage La principale caract ristique qui diff rencie les d chiqueteuses est leur capacit de broyage Plus cette capacit sera importante plus les bois accept s seront de gros diam tre et plus le broyeur n cessitera de puissance 2 3 5 Les petits broyeurs de jardinage Ces petits broyeurs sont utilis s par les particuliers ou les paysagistes afin de r duire en plaquettes des branchages pouvant aller jusqu 5 cm de diam tre On les trouve dans les GSB Grandes Surfaces de Bricolage ou les jardineries 2 3 6 Les broyeurs d entretiens forestiers et de bords de route Ces broyeurs sont de capacit s beaucoup plus importantes et leur investissement est alors beaucoup plus cons quent Ils peuvent atteindre des chargements de bois de 40 cm de diam tre et une production de 40 MAP h Le co t horaire de ce type de machine est de l ordre
65. ressource il serait possible d obtenir une ressource de 9 millions de m suppl mentaires par an issus uniquement des travaux ruraux Figure 3 Par travaux ruraux on entend tout travail d entretien sur toute parcelle produisant de la biomasse ligneuse 23 E Exploitation foresti re 48 industries de la fili re bois E Travaux ruraux 29 Figure 3 R partition des ressources envisageables en sous produits bois en France en 2005 IFN 5 Le deuxi me axe de r flexion dans cette politique environnementale sera la r duction des consommations des nergies fossiles Cette philosophie que chacun essaye de mettre en place au jour le jour est galement un formidable atout commercial pour la vente de machines consommatrices d nergie Les entreprises n h sitent plus a mettre en avant un v hicule plus propre une machine outil moins gourmande Si le d veloppement durable se caract rise par le souci des g n rations futures il int gre galement les aspirations des g n rations actuelles pour lesquelles l environnement peut tre source de bien tre Les am nit s environnementales un beau paysage une bonne qualit de l air des 14 Introduction espaces verts participent la qualit et au cadre de vie des populations Ces biens environnementaux sont une valeur en soi et contribuent l activit conomique m me s ils ne donnent lieu aucune transaction marchande Pour conclure aujourd h
66. sont utilis es dans des petites chaudi res automatiques dans des maisons individuelles ou des petits r seaux de chaleurs de plusieurs logements alors que les plaquettes plus grosses souvent humides sont plut t r serv es aux chaudi res industrielles de grandes puissances 184 Annexes Figure 14 Extraction des d chets bois Elagage Broyage Transport Stockage Le prix de vente g n ralement pratiqu est en g n ral de 30 85 la tonne directement fonction de l essence du calibrage et de l humidit tarif moyen qui ne cesse de grimper recueilli aupr s des revendeurs Extracteur D poussi reur Echangeur A LT TES i wa CHALEUR A A e mn a a a Airs secondaires mm Stel Tee x D Elan on os e x ns er M ul HE Mc MT SE M NI C r A DORE DCE Te PRE CPR PES ne LS A mn Vis d alimentation Foyer Grilles Airs primaires Figure 15 Pr sentation g n rale d une chaudi re bois automatique Il existe d autres combustibles bois mais ceux ci ne nous int ressent pas pour le moment car ils ont t con us pour une granulom trie de mati re premi re donn e Par exemple le granul a t cr pour la sciure issue de la deuxi me transformation du bois et si nous voulons broyer nos produits en sciures cela repr sentera un surco t par rapport aux plaquettes Face des entreprises qui produisent naturellement de la sciure nous ne serons pa
67. sormais possible avec l utilisation d une m thode la fois simple moderne et rapide d effectuer un travail statistique sur les caract ristiques d une haie en France Gr ce cette base de donn es l entreprise sera capable de r pertorier les zones bocag res n cessitant le plus de travail Figure 25 Carte repr sentant le pourcentage de surface bocag re par rapport la surface agricole utile et ainsi effectuer une d marche commerciale et informative aupr s de clients cibl s L autre extr mit de la fili re a t explor e savoir les possibilit s de valorisation des d chets ligneux issus de l entretien des haies compostage paillage traitements thermiques Cette tude a particip au d veloppement de la fili re bois nergie au sein de l entreprise ainsi qu la mise en place d une veille technologique 167 Conclusion g n rale et perspectives 7 2 Bilan scientifique Le bilan scientifique est pr sent galement ce travail de recherche a mis en vidence certaines particularit s de la coupe d l ments flexibles ligneux domaine peu abord jusqu pr sent La premi re des tapes a t de trouver une voie de valorisation efficace des produits ligneux d lagage de haies de bords de route le bois nergie nous est apparu comme la voie la plus rentable pour ces d chets Le cahier des charges de ce type de combustible est assez contraignant mais a permis d orienter la c
68. sur celle ci et n est pas correctement coup e 10mm 40mm Figure 122 Etat de surface d une branche de 10mm de diam tre amen e 3km h et coup e 400tr min Notons galement l influence des constituants physiques de la mati re ligneuse la pr sence de singularit s n uds bois de tension influence les caract ristiques m caniques de la branche modifient la tenue de celle ci face l outil Apr s observations la pr sence de n uds peut provoquer deux r actions soit le n ud complet part et nous formons un gros projectile soit il reste et la branche est mal coup e Figure 123 gauche le d tachement du n ud complet et droite la coupe correcte de la branche du bas la deuxi me tre coup e et l clatement de la premi re tre coup e 132 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 5 3 1 2 Cas particulier de usinage 400tr min Si nous prenons le cas particulier de l usinage 400tr min nous nous apercevons que ce cas est la parfaite illustration de ce qui est d crit pr c demment En effet dans ce cas l et pour tous les autres param tres d usinage l outil n tait pas capable de couper des branches de plus de 20mm de diam tre Si la branche est trop grosse l outil ne poss de pas la capacit de travail suffisante et ne parvient pas a couper la branche Le r sultat peut tre d sastreux C est pourquoi nous avons d cid d annuler
69. systemes Processus de cycle de vie des systemes 69 NADEAU J P PAILHES J SCARAVETTI D Des outils de l analyse fonctionnelle vers la cr ativit technique International Journal Of Design and Innovation Research Vol 3 N 3 4 pp87 106 Paris 70 JAOUI H La cr ativit mode d emploi Editions ESF 1996 71 E NEAU M VIELLART Le diagnostic d un projet d innovation Novembre 2003 http erwan neau free fr Toolbox Diagnostic_projet_innovation htm 72 E NEAU M VIELLART Le risque innovation technologie march produit Novembre 2003 http erwan neau free fr Toolbox Risque_innovation htm 73 DE LA BRETESCHE B La m thode APTE d analyse de la valeur et d analyse fonctionnelle Editions PETRELLE 2000 74 TASSINARI R Pratique de l analyse fonctionnelle DUNOD Paris 2003 75 C DE BAILLENCOURT et al Conception des dispositifs de captage sur machines a bois INRS Paris 2002 72p 176 Annexe 1 LA VALORISATION DES DECHETS D ELAGAGE 175 Annexes 176 Annexes L tude de la valorisation des d chets d lagage de haie a t un travail pr liminaire au projet proprement dit afin de permettre l entreprise de faire des choix de directions de recherches Cet annexe d crit quelques unes des tapes qui ont permis d aboutir au choix du bois nergie comme voie de valorisation et par suite l adaptation de l outil pour cette voie Il s agit d un rapport remis a l e
70. te tranchante de l outil formant ainsi un copeau en continu Le copeau de type II repr sente ainsi l id al du point de vue de la qualit de surface en rabotage Nous l avons vu la formation de copeau de type I g n re de mauvais tats de surface pour le rabotage ce n est pas le cas pour la coupe des haies ou le niveau d exigence est plus faible C est pourquoi une configuration de coupe favorisant la formation de copeau par fendage avec un angle de coupe important favorisant la p n tration de l ar te de coupe dans la branche est une solution envisageable Une maitrise de la formation des copeaux par fendage est donc n cessaire 74 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Plan de cisaillement N N Figure 56 Copeau de Type 2 compression faible photo KOCH et sch ma Le copeau de type II est encore acceptable pour notre usinage mais reste moins avantageux que le type I car ce sont des copeaux pais et solides mais la consommation d nergie est sup rieure Il s agit en quelque sorte de sur qualit dans notre cas En ce qui concerne le type III d s sa p n tration l outil comprime longitudinalement le bois devant la dent comme pour le copeau de type I Cette fois un angle de coupe et une prise de passe faibles entra nent la formation d un bourrelet de bois devant la dent Cette action de raclage du bois provoque des tats de surfaces
71. une adaptation l entretien gs des accotements routiers Total Appreciation finale Note subjective allant de 1 5 Capacit s de coupe Usure 211 Annexes 4 1 Inventaire des outils de la fili re bois LAME DE SCIE A RUBAN Mouvement Lin aire continu Mode de coupe Vitesse de coupe 25 50 m s Avance par dent mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Aciers la plupart du temps mais possibilit de stellite pour les dents par ex Utilisations connues En g n ral les lames de scie ruban sont utilis es dans la premi re transformation de la fili re bois Scierie mais aussi pour le tron onnage m tal Fournisseurs connus FORESTILL Crit res Notes 15 C servations Prix 4 1 Disponible dans la fili re bois Disponibilit 4 1 Disponible dans la fili re bois Facilit d adaptation 2 1 Probl mes de tension et de tenu de la lame Capacit s de coupe 3 1 Capacit moyenne petite et grosse branche Usure 3 1 Moyenne S curit 4 1 Peu de risque pour les usagers de la route Qualit de coupe 3 1 Qualit surement moyenne si tenue des branches Facilit d utilisation sur chantier 2 1 Probl mes de tension et de tenu de la lame Observations Largeur de coupe 0 3 1 mm La principale difficult de cet outil sera de le stabiliser dans l environnement de coupe de l accoroutage Total 25 212 Annexes Lame de scie circulaire Description particularit s Dents dispos es
72. une bonne entr e de l ar te dans la mati re favorisant ainsi la formation de copeaux de type I incontournables pour l utilisation des plaquettes en chauffage Le couple vitesse de rotation vitesse d amenage d termine quant lui la capacit de coupe de l outil et la longueur des plaquettes produites Une vitesse de 800tr min semble suffisante pour faire de la bonne plaquette et un amenage de 1 5km h semble laisser suffisamment de temps la formation des plaquettes Nous l avons galement vu cette vitesse de rotation n est pas gourmande en nergie 5 3 3 R sultats de mesures de puissances Examinons d sormais l effet de la variation des param tres de coupe sur la puissance lectrique consomm e par l usinage des branches Ce crit re est aussi important que la qualit des plaquettes produites car il rentre dans la volont de l entreprise NOREMAT de r duire les co ts d utilisation de ses machines 5 3 3 1 Influence de la vitesse d amenage La vitesse d amenage de la branche n influence pas la puissance consomm e par rapport son niveau mais par rapport sa dur e Un usinage avec une vitesse d amenage plus faible ne modifiera pas la puissance maximum atteinte MAX mais simplement la dur e de consommation de puissance T La Figure 130 pr sente pour chaque vitesse d amenage la valeur minimum la valeur maximum et la moyenne de la puissance consomm e sur les 15 essais 45 branches de di
73. usinage entra ne une baisse significative des vibrations des branches On peut esp rer am liorer l tat de surface en alternant des couteaux droits et des couteaux enturer De cette fa on le couteau droit n aura qu enlever les entures form es par la dent pr c dente 245
74. 0mm 10 gt x gt 5mm 5 gt x gt 1 7mm lt 1 mm Figure 155 Comparaison granulom trique entre de coupe d arbres de haut jet et la coupe d arbustes En conclusion de la campagne d essais nous pouvons dire que le concept de coupe de l outil industriel est valid il coupe les branches broie celle ci en plaquettes et les r cup rent dans le rotor Il est clair que des problemes subsistent comme le bourrage des branches et la r cup ration demande des am liorations Ces probl mes viennent principalement du fait que les branches n arrivent pas exactement perpendiculaires comme lors des essais de laboratoire la nature est ainsi faite 6 3 2 2 Campagne d essais n modification des couteaux Dans le but de r duire les ph nom nes de bourrage de l outil nous avons mis au point deux nouvelles formes de couteaux Ces deux formes de couteaux ont pour objectif de sectionner les branches qui viendraient se mettre entre le couteau et le corps d outil Figure 152 Le premier couteau appel couteau droit largi occupe l espace des joues de ouverture dans le corps d outil par une ar te de coupe Le second couteau en U poss de galement deux ar tes de coupe suppl mentaires mais en refermant le couteau sur le corps d outil Figure 156 Il s agit de ne pas uniquement couper sur un cylindre de coupe classique mais galement de mettre en place des couteaux araseurs existant sur des outils de toupillage par exemple
75. 1 mm lt 1 7mm Un dernier essai a t effectu sur des arbres de haut jet Ces arbres pr sentent l avantage d tre nettement moins fibreux et donc de favoriser la formation de copeaux davantage maitris e Durant ces essais deux arbres un fr ne et un acacia ont t choisis pour tre lagu s les copeaux ont t r cup r s Nous en avons mesur la granulom trie et l avons compar la pr c dente 160 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais 35 00 massique 30 00 g Haut jet Chataignier m Arbustes divers 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 gt 50mm 50 gt x gt 25mm 25 gt x gt 10mm 10 gt x gt 5mm 5 gt x gt 1 7mm lt 1 7mm Figure 160 Comparaison granulom trique entre de coupe d arbres de haut jet et la coupe d arbustes Les r sultats des mesures granulom triques sont tr s diff rents suivant les essences une haie d arbustes filandreux formera des plaquettes de moins bonne qualit que celles d un arbre de haut jet et ce pour les m mes conditions de coupe L allure granulom trique est bien sym trique autour de la taille 5 25mm il y a peu de fines et peu de grosses particules Nous l avons vu pr c demment la formation des plaquettes est r gie par deux lois fondamentales le tranchage puis le fendage Dans le cas des essences arbustives pr sentes dans les haies des essais l
76. 13p 28 Direction g n rale de l nergie et des mati res premi res Les nergies renouvelables en France de 1970 2005 juin 2006 http www industrie gouv fr energie statisti pdf historique enr02 pdf 29 BUREL F BAUDRY J Production en biomasse des c p es du bocage March sieux Manche Rennes Centre r gional d tudes biologiques et sociales 78p 30 Inventaire Forestier National d Is re 38 http www 1itn fr spip IMG pdft IFN_38_3_ ISERE pdf 31 Inventaire Forestier National du Haut Rhin 68 http www ifn fr spip IMG pdf IEN_68_3 HAUT _RHIN 2 pdf 32 A CABANETTES L PAGES Effets des techniques de coupe sur la croissance et le nombre des rejets dans un taillis de chataignier Castanea sativa Mill ELSEVIER F vrier 1989 p 75 85 33 Site Internet du gouvernement fran ais sur la diffusion du droit http www legifrance gouv fr affichCodeArticle do cidTexte LEGITEX T000006074220 amp idArticle LEGIARTI000006834444 amp dateTexte 2008 1208 34 Site Internet du gouvernement fran ais sur la diffusion du droit http www legifrance gouv fr affichCodeArticle do cidTexte LEGITEX T000006074220 amp idArticle LEGIARTI000006834445 amp dateTexte 2008 1208 35 J DOYEN C SEIFFERT Mesures d efforts et de puissances de coupe d l ments flexibles Projet ing nieur 3A ENSTIB 2008 36 ONORM M 7133 1998 02 01 Holzhackgut fiir energetische Zwecke Anforderungen und Pr fbestimmungen 37 Cahier des cha
77. 171 SOMMAIRE 10 Chapitre 1 INTRODUCTION Introduction 1 1 12 Introduction Le contexte environnemental de l tude gestion des d chets C est un sujet qui a fait couler beaucoup d encre ces derni res ann es la prise de conscience des enjeux environnementaux a fortement progress et ce au niveau mondial Des th mes comme le changement climatique l rosion de la biodiversit ou les liens entre pollutions et sant sont maintenant sur le devant de la sc ne et ne peuvent plus tre ignor s des processus d cisionnels du niveau local au niveau plan taire Des actes aussi embl matiques que l int gration de la charte de l environnement dans la constitution en 2004 1 ou l tablissement du grenelle de l environnement en 2007 2 participent cette maturation devenue essentielle Cette r flexion ne peut tre ignor e par l ensemble des fran ais Que ce soit pour se d placer pour se chauffer des fins professionnelles ou priv es l nergie celle d origine fossile en particulier poss de d sormais un co t non n gligeable Figure 1 1 0 5 0 4 0 3 0 2 janv 85 janv 88 janv 91 janv 94 janv 97 janv 00 janv 03 janv 06 janv 09 Figure 1 Evolution du prix du fioul domestique en France de 1985 2008 3 conomiser le carbone fossile impose notre soci t des changements profonds afin de ma triser la consommation d nergie et cela
78. 2m se trouve des essences arbustives produisant des branches de faibles diam tres parfois ignor es par les lagueurs de bords de route et plus en altitude les branches sont souvent plus en retrait de la route non ou mal coup es et galement plus rares et de faibles diam tres Cette m thode pr sente l immense avantage de conjuguer diff rentes m thodes modernes comme la photographie et l imagerie informatique des relev s sur site ce qui la rend des plus efficaces Gr ce cela nous arrivons obtenir une analyse statistique rapide d une haie de plusieurs dizaines de m tres de long Cette m thode ouvre des perspectives plus long terme pour l entreprise NOREMAT car elle permet de savoir la quantit de bois coup le long d un chantier d termin De ce fait les entrepreneurs pourraient tre capable de chiffrer pr cis ment le travail d lagage effectu le bois valoris r cup r et en stockant ces informations d un entretien l autre d observer l volution de la croissance de la haie 2 5 Adaptation de la biomasse bocagere la valorisation en bois nergie Les produits connexes issus de l lagage des haies de bords de route peuvent donc tre consid r s comme un combustible afin de produire de la chaleur De nos jours les appareils de chauffage au bois utilisent trois types de combustibles paragraphe 1 5 3 la b che le granul et la plaquette Apr s une tude de march
79. 5 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie avons choisi la d finition produite par l Inventaire Forestier National Une haie arbor e est au sens de VIFN tout alignement d une largeur au plus gale a 10m de 25m de longueur au minimum comprenant au moins 3 arbres inventoriables diam tre d passant 7 cm avec au moins 1 arbre tous les 10m IFN 17 Figure 19 Structure d une haie sur talus avec foss 19 2 1 1 Diversite du bocage francais Comment arriver d crire toute la diversit existante au sein des bocages fran ais et a fortiori mondial C est une vaste question que quelques auteurs ont trait s comme HOUSSEL 18 et BAUDRY 19 dans leurs travaux Les haies sont au moins aussi diverses que les r gions bocageres Cette diversit tient au nombre de strates de v g tation aux esp ces mais aussi la diversit du mode de taille des arbres et arbustes La haie est d abord une limite une cl ture un bord Les haies jouent galement de nombreux r les de protection de ressources en mati res v g tales etc et sont donc produites en ce sens Par exemple la haie peut avoir pour but de retenir des animaux dans un champ elle peut tre alors compos e d pineux ou d arbustes tress s Elle peut tre source de produits et ainsi tre compos e d arbres plus importants pour faire du bois d ceuvre ou de chauffage d arbres fruitiers ou fourragers Figure
80. 5 lt D lt 6cm 10 H45 lt 9 lt 5cm 60 O 4 lt lt 4 5 cm 50 E 3 5 lt lt 4cm O 40 H 3 lt lt 3 5 cm O 30 0 2 5 lt lt 3 cm 20 E 2 lt lt 2 5 cm 10 D lt 2 cm 0 w 27 2 a _ a ob Tranche de hauteur od ve gt Gi Figure 40 Proportion des diff rentes classes de diam tres par tranche de hauteur de haie Sur cette r partition 1l est clair que pr s de 70 des branches coup es ont moins de 3 cm de diam tre au niveau de la surface de coupe Par contre 1l est galement possible de faire face des branches bien plus grosses plus de 7 cm mais en proportion moindre moins de 10 Nous sommes galement capables d obtenir ainsi une concentration surfacique de bois sur la haie 57 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie 30 00 cm de branche 25 00 15 00 20 00 10 00 9 00 0 00 De 2 2 7m De 2 7 3 4m De 3 4 4 1m De 4 1 4 8m De 4 8 5 5m Tranches de hauteur en m ne 2 Figure 41 Densit de surface de coupe exprim e en cm de surface de coupe par w de haie La tendance pr c dente est de nature Gaussienne et montre que la majorit plus de 75 du bois coup se situe entre 2 7 et 4 8m Ce ph nom ne s explique de plusieurs raisons aux alentours de
81. 55 heure de broyage car ils sont souvent fixes ou se transportent tr s peu et poss dent une forte inertie m canique Contrairement aux pr c dents qui utilisaient des syst mes couteaux la plupart de ces engins utilisent des syst mes marteaux ou fl aux Le co t de ce type d appareil augmente encore pour atteindre de 50 000 300 000 H T Figure 26 Broyeur de d chets verts pour le compostage 2 3 8 Les grosses d chiqueteuses mont es sur porteur forestier Ce ne sont pas les machines offrant les plus grosses capacit s de broyage mais la meilleure mobilit Elles ont en g n rale une capacit de stockage int gr e peuvent se d placer en for t assez facilement Le co t de ce type de mat riel est compris entre 300 000 et 500 000 H T Figure 27 D chiqueteuse automotrice SILVATEC 195 Annexes Malgr l importance de leur investissement ces d chiqueteuses poss dent des capacit s impressionnantes pouvant broyer des bois de 60 cm de diam tre pour une production allant jusqu 70 MAP L utilisation d un tel engin r clame un co t horaire de l ordre 150 de l heure Ce type de machine est adapt aux grosses productions des coop ratives foresti res sur des surfaces cons quentes Les pays scandinaves utilisent beaucoup ce mat riel Il est malheureusement plus rare sous nos latitudes 2 4 L approvisionnement des plaquettes 2 4 1 Le transport Les mat riels existants
82. 609 635 km l qguipement R seau Ferr Francais SNCF Voies navigables de France Minist re du transport ferr es fluviales Chemins forestiers 100 000 km Inventaire Forestier National Minist re du transport et de l quipement cavali res GOV 05 ix de randonn es 1179332 km Figure 6 Tableau r capitulatif des lin aires de haies disponibles en fonction des types de route cyclables Pistes Les autoroutes conc d es sont celles qui sont d sormais entretenues par des soci t s d autoroutes titre priv alors que celle non conc d es appartiennent et sont g r es par l Etat Fran ais 179 Annexes Toujours selon SOLAGRO en moyenne une haie fran aise bien entretenue aurait un accroissement de 4 m km an de mati re ligneuse broy e De plus un vieillissement des haies tendrait augmenter le volume de bois sur pied par km passant de 78 m km 93 m km Ce n est qu une moyenne car les haies fran aises ont la particularit d tre tr s diversifi es Si l on effectue un rapide calcul 500 000 km de routes contenant des haies chacun poss dant deux haies par km qui produisent 4m par an le volume maximum disponible en brut par an s l verait 4 millions de m La valeur est estim e mais si elle s av re r alisable nous disposerons d un volume broy de biomasse de 4 millions de m par an qui pourront se rajouter ce que consomment les fran ais l heure actuelle
83. Il faut donc pour l obtenir cr er un mouvement relatif outil pi ce La vitesse de ce d placement est appel e vitesse de coupe Elle est exprim e en m tre par seconde m s Avance par dent L avance par dent permet de comparer les performances d outils entre eux Elles s affranchie du nombre de dents de la vitesse de rotation et de la vitesse d avance Plus l avance par dent est faible et plus la qualit d usinage est importante Elle est exprim e en mm Avance Copeau Cas d un mouvement rotatif Sens de coupe Valable uniquement dans le cas d un outil rotatif OPPOSITION PR Mat riaux Mat riaux g n ralement utilis s dans la fabrication de l outil Utilisations connues Liste non exhaustive des domaines d applications de l outil Fournisseurs connus Liste non exhaustive des entreprises fabricant ou utilisant ce type d outil Crit res Observations Prix Tarif moyen ramen notre CdCF Disponibilit Fonct des fournisseurs brevets Facilit d adaptation Coefficient Adaptation de la technologie aux conditions de coupe d importance Performances de la coupe pour chaque a w entere attribu chaque Tenue moyenne dans les conditions d accoroutage S curit crit re S curit suivant le CdCF tabli Qualit de coupe Etat visuel des branches apr s la coupe Facilit d utilisation sur chantier Utilisation de l outil sur un chantier d accoroutage Chaque note tient compte d
84. Les r sultats que nous avons obtenus sont pr sent s Figure 44 Normes relatives aes Cahier des charges produits de bords de E aUx ESSAIS de chaudi res route ee NF BS51 005 330 kg m 290 kg m oparente i a Se enr NF 851 004 kn n EU 20H30 Caract ristiques Morme Autrichienne Taux de fines NORM 7113 Pouvoir Calorifique 18 800 kJ4g 19 000 kJ kg iei ee 30 d humidit 0 d humidit Figure 44 Tableau r capitulatif et comparatifs des propri t s des d chets de bords de route par rapport au cahier des charges des chaudi res Tout d abord la masse volumique humique du combustible est l g rement sup rieure celle pr conis e par les chaudi res cette diff rence vient du fait que lorsque les plaquettes ont t produites elles taient tr s humides environ 60 sur brut contre 30 pour le cahier des charges Il est facile de r duire la masse volumique et l humidit en s chant les plaquettes en tas par exemple C est le cas pour les plaquettes livr es Une fois celles ci s ches le taux de fines particules est satisfaisant l nergie contenue galement mais le taux de cendre l g rement sup rieur au cahier des charges Cette valeur provient du fait que les plaquettes produites contenaient encore un peu de feuillage et surtout beaucoup plus d corces que pour des plaquettes issues du broyage de billons de gros diam tres 62 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois
85. Nancy Universite Universit Henri Poincar AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d un long travail approuv par le jury de soutenance et mis disposition de ensemble de la communaut universitaire largie Il est soumis la propri t intellectuelle de l auteur Ceci implique une obligation de citation et de r f rencement lors de l utilisation de ce document D autre part toute contrefa on plagiat reproduction illicite encourt une poursuite p nale gt Contact SCD Nancy 1 theses sciences scd uhp nancy fr Code de la Propri t Intellectuelle articles L 122 4 Code de la Propri t Intellectuelle articles L 335 2 L 335 10 http www cfcopies com V2 leg leg_droi php http www culture gouv fr culture infos pratiques droits protection htm e n s t i b N riversit Henri Poincar tes s res et d veloppement durable avancons ENSE mb Nancy Universit SES fY NOREMAT THESE Pour obtention du titre de DOCTEUR DE L UNIVERSITE HENRI POINCARE NANCY I Sp cialit Sciences du bois Pr sent par Alexandre ROUGIE Analyse et conception d un outil de coupe pour la valorisation des sous produits d lagage des haies D marche int gr e d innovation et de prototypage Date de la soutenance 22 juin 2009 JURY Pr sident du jury M PETRISSANS Professeur Universit Nancy 2 Rapporteurs P MARTIN P ROUSSEAUX Examinateurs C BACHMANN Directeur
86. Pour des raisons de s curit il tait important de bien s parer la partie coupe des branches de la partie pilotage du banc et prise de mesures partie enti rement ferm e et donc prot g e Pour assurer une bonne coupe de branches il est primordial d utiliser trois organes bien sp cifiques l amenage de la branche la partie active de la coupe en rotation et la r cup ration des produits fabriqu s par aspiration Ces trois organes ont compl tement t revus et adapt s cet usinage un peu particulier 5 2 1 1 Partie coupe L outil de coupe est mont sur une toupie axe vertical et est mis en rotation par nergie lectrique Le moteur lectrique est reli un variateur de vitesse afin de faire varier la vitesse de rotation de l outil de 100 2000 tr min La puissance lectrique consomm e est galement mesurable gr ce un WATTPILOT La table de la toupie assure un guidage des branches vers l outil Rotation de L outil Aspiration des copeaux Vitesse r glable Protection Mesure de puissance ef Vision Amenage de la branche Vitesse positionnement Fixation des branches Figure 112 Dessin CAO de la partie coupe du banc d essais avec descriptif des diff rents organes pr sents 125 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 5 2 1 2 Partie amenage La fixation de la branche est tout d abord sp cifiquement con ue pour assurer une tenue opt
87. RE et doit se poursuivre avec le m me type de partenariat Les perspectives peuvent tre envisag es sur deux fronts principaux un travail sur l outil et un travail sur les haies Ces deux travaux doivent tre men s simultan ment tout comme cette tude sous la forme d un couple le Couple Outil Mati re COM NORME E66 520 1 6 paragraphe 1 2 1 Cette m thodologie li la coupe permet de mettre en relation les caract ristiques d un mat riau couper et d un outil pour d finir un domaine d utilisation convenable Un travail sur l outil pourra apporter des r ponses aux questions de qualit d tat de surfaces des haies sur la qualit des plaquettes produites et sur la r cup ration Pour l instant l outil m me s il r pond au cahier des charges peut tre am lior sur ces trois points La qualit de l tat de surface va d pendre en partie des essences de bois en pr sence pour une haie d essence arbustive le r sultat n est encore pas satisfaisant Cela vient en parti du fait que ces essences produisent des fibres difficiles a sectionner et la solution pourrait tre de les couper par cisaillement ciseaux contre couteaux recoupe par un nouvel outil plut t que par tranchage A cause de ces fibres la qualit des plaquettes produites s en trouve galement modifi e Plusieurs solutions existent et sont a exp rimenter recoupe l int rieur du rotor syst me de calibrage par gril
88. T Tapis AMEReun Toujours suivant les travaux de Rami ABDALLAH l usinage des broyeurs tambour est plut t en avalant La Figure 72 nous montre galement les grandeurs de coupe pour le broyeur tambour on retrouve l avance par dent fz la vitesse d avance Vf et les angles de coupe sont les m mes que pour le broyeur a disque Figure 72 R capitulatif des param tres de coupe influant sur la formation des plaquettes en d chiquetage par broyeurs tambour Les auteurs 57 ne sont toujours pas en accord sur la meilleure technologie adopter pour fabriquer de la plaquette de chauffage de qualit Le broyeur disque est souvent moins cher l achat que le tambour a capacit de production quivalente Par contre les co ts de production des deux sont difficiles estimer En ce qui concerne la granulom trie la pr sence de grille de calibrage et l inertie plus importante du tambour d favorisent souvent le broyeur disque A l achat le choix se portera le crit re du prix et de la productivit 86 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois 3 2 1 3 Analyse du broyage Selon BUCHAN et DUCHNICKI 59 les plaquettes se forment selon deux m canismes diff rents le fendage et le tranchage Le tranchage est l action de l ar te de coupe sur la mati re et le fendage est la s paration des particules entre elles par l nergie du couteau dissip e dans la mati re Le pource
89. T a P 0 04 Charbon az propane Electricit Figure 42 Comparatif des tarifs des nergie en entr e de chaudi re 2002 ADEME 292 Annexes Ces chiffres datent quelques peu et l on peut ais ment imaginer que l cart entre les tarifs au kWh l entr e de la chaudi re entre le p trole et le bois n a pas diminu 5 3 Quels en sont les fabricants et pour qui Les fabricants de plaquettes pour le particulier sont en g n ral des entrepreneurs qui poss dent une ressource foresti re importante et un broyeur de branches La plupart d bardent eux m mes les branches de la for t afin de r duire les co ts broient et livrent aux particuliers et aux collectivit s Le bois qui est broy est en g n ral du bois rond issus d claircies de for t et du bois issus de la seconde transformation du bois Poss dant le bois un producteur doit galement poss der un broyeur capable de fabriquer de la plaquette de qualit Il faut que celle ci soit de granulom trie constante sans queues de d chiquetage que la plaquette soit proprement coup e et donc non arrach e G n ralement ces fabricants font galement d autres produits d riv es plaquettes de paillage absorbants et d autres combustibles grosses plaquettes b ches granul s Ils stockent et s chent le combustible avant de le vendre Les particuliers qui choisissent une chaudi re petites plaquettes le font en connaissant une fili r
90. a branche les vibrations que cela entrainait bruit le comportement des copeaux Ce paragraphe ayant pour but de conna tre les param tres de coupe optimum pour notre outil il retrace les r flexions qui ont permis d carter certains param tres de coupe au profit d autres Ces observations ont donc permis d explorer les possibilit s de l outil et de pr parer la conception d un prototype grandeur nature le prototype industriel 130 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 5 3 1 Capacit de coupe vitesse de rotation 5 3 1 1 Capacit de travail de l outil La principale caract ristique distinguant une branche d une autre sera son diam tre sur le plan de coupe Comme nous l avons dit nous avons choisi des branches dont le diam tre tait inf rieur 5 cm paragraphe 5 1 2 1 Parmi ces branches nous pouvons distinguer trois classes de diam tres approximatifs sur le plan de coupe e Gros sup rieur 40mm e Moyen entre 15 et 40mm e Petit moins de 15mm Ces trois types de branches d ages et de maturit s quelque peu diff rents se comportent de fa ons tr s diff rentes face l outil Il est important de d finir la capacit de travail d un outil c est dire sa capacit faire son travail dans le temps que l on lui a imparti Cette notion n a pas besoin d tre d finie dans l usinage bois classique car la pi ce de bois usiner est maintenue par la main de l
91. a de couper des fagots plus importants mais alourdira de fa on significative la masse du corps d outil C est pourquoi nous nous sommes fix s 180mm de hauteur de coupe Nous sommes galement limit s par la longueur de I arbre de la toupie d essais Gr ce cette configuration d outil 400mm de diam tre et 180mm de haut nous sommes en mesure d utiliser des couteaux de tailles importantes comparables aux couteaux des broyeurs Analysons les diff rents choix techniques 107 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe 4 4 1 1 Fixation de l outil L al sage du corps d outil a volontairement t port 60mm alors que le diam tre d arbre de la toupie est de 50mm De cette fa on nous avons pu faire fabriquer un manchon interm diaire dont les cotes ont t particuli rement soign es Cette pi ce Joue le r le de pi ce martyre en cas de coincement de l outil sur l arbre 4 4 1 2 Corps d outil La hauteur de coupe de l outil fix e 180mm ne permet pas une fixation sur l arbre c est pourquoi un paulement important a t fait Pour des raisons de poids le corps d outil a galement t vid sur la partie basse Afin d assurer la fois une l g ret et une bonne tenue m canique le corps d outil a t usin dans un rond d aluminium extrud de haute performance l AUSS Figure 88 Corps de l outil en aluminium et usin dans la masse 4 4 1 3 Vari
92. a ti te nie en ete 100 4 2 3 Diagramme BE TE A CORNE nant minette nent it aa 101 4 2 4 Description des fonctions siens 101 4 2 OE VAFOMINGIMGINS ma sean ne dal tte loueurs dde lee nn de L ads ele 104 4 2 6 Ordonnancement des fonctions sisi 104 4 3 Recherches de solutions pour les fonctions principales 105 4 3 1 Inventaire des outils de coupe siens 105 4 3 2 S lection du concept de COUPE eceecccccceccceceeeeeeeeeeeeeeeeeceeeeeeeeesaaaaeesceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaaaaaas 106 4 4 Pr sentation de l outil de laboratoire 106 A Axl Presenation genelde ee dcr 107 442 Elude m canique de Touti eiriaa ner sin ans horned 110 4 5 Analyse des conditions de coupe de l outil de laboratoire 113 4 5 1 Utilisation de l outil modes de coupe Re 113 4 5 2 Formation du copeau efforts de coupe 114 4 5 3 Cas particulier de la coupe en avalant ccccsssseesssesseeeeeeeeeeeeeeeeeeaaaaaeeseeeeeeeeeeeeeeeeenaaaaas 115 4 5 4 La captation des copeaux form s 116 A 6 CONCUSSIONS no nn an mme en EEEE 118 SOMMAIRE CHAPITRE 5 ESSAIS DE COUPE ET DE BROYAGE DES BRANCHES EN LABORATOIRE ee en nt a da ete nasal 119 5 1 Objectifs Protocole experimentale 121 5 1 1 Analyse des param tres influant la coupe des branches 121 5 1 2 Protocole exp rimenter nn RE Nan ner crise eee ese 122 9 2 Mat riels tIM INodes sssssmannscinnsnn E A A 125 5 2 1 Description du banc d essais de laboratoire 125 5 22 M thodes de Mesures rri
93. achine capable d effectuer le m me travail mais avec une calibration et une r cup ration de plaquettes 1 5 4 Cahier des charges de NOREMAT pour la conception du nouvel outil A la lumi re de son exp rience dans le domaine laquelle viennent s ajouter des contraintes techniques l gislatives et financi res un premier cahier des charges a t labor Le nouvel outil doit tre capable de e Couper les branches de haies de fa on propre e Broyer ce qu il a coup et le transformer en plaquettes e R cup rer les plaquettes et les stocker e S adapter aux machines actuelles de NOREMAT Le nouvel outil doit s adapter aux contraintes suivantes e Pr senter une s curit optimum par exemple ne pas avoir d outil tournant dans l axe de la route comme le lamier e Respecter des contraintes d encombrement de poids et de consommation de puissance e Les plaquettes produites doivent tre utilisables dans les chaudi res quip es de vis sans fin 32 Chapitre 2 APPROCHE DES HAIES FRAN AISES ET DE LEUR VALORISATION EN BOIS ENERGIE Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie 34 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Selon Alain REY dans le Dictionnaire historique de la langue fran aise le mot haie vient du latin haja partir du IX si cle Dans le nord de l Europe on retrouve de nombreux mots poss da
94. adapt de BOUCHER 49 La g n ration de copeaux par coupe rotative du bois est le r sultat de l interaction entre de nombreux parametres comme le montre la Figure 59 Pa sen Dune Propret du poste de travail Propri t s uu Emplacement de la physico m caniques machine dans I atelier Syst me Mat nau feuillus non ma tris r sineux pnx Ergonomie de poste non fonctionnelle Environnement Contr le des Humidit du bois lumineux et auditif pi ces en sortie H t rog n it rakons ligneux Maintenance du bois initial bois fikal n uds Mauvaise stabilisation mat riel densit variakle de la machine au sol Fonctionnement des autres Nettoyage Fil du bois machines dans I atelier du mat riel orientation contre fil Probleme durant G om trie l usinage D gagement du copeau Usure des pi ces en mouvement Trani Entre Glissement Opposition avalant Roulement Profondeur de passe Pression Fixation de l ar te de coupe Machine outil Jeu de Cylindricit montage Glissement Fr quence de rotation Placement G cniliris Vitesse d avance de la source du syst me a Perpendicularit de la table Vitesse de Entr e de Equilibrage de l axe Figure 59 Diagramme causes effet recensant les causes possibles des probl mes pouvant intervenir en usinage bois BOUCHER 49 76 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Pour notr
95. air qu il poss de des qualit s ind niables il s agit d un outil qui coupe et broie en une seule op ration avec une forte capacit 6 3 Outil enturer 6 3 1 Mise en place L installation des essais a t effectu e de la m me mani re que pour les essais de l outil corroyer Dans le cas pr sent l outil test est un outil enturer L enturage est une technique d assemblage 242 Annexes traditionnelle dans le domaine du bois qui consiste assembler deux pi ces en profil contre profil Ce profil sp cifique est appel enture et poss de une forme particuli re e en en 3 De ES I onl EL i Figure 54 Profil d une enture pour l aboutage Pour r aliser ce genre de profil nous utilisons un outil sp cifique Figure 55 Montage de l outil enturer sur l arbre de la toupie d essais L outil enturer est un outil con u pour l aboutage de pi ces de bois les unes aux autres c est pourquoi il est tudi pour l usinage en bois de bout C est ce qui ma donn l id e de l essayer sur les branches Les angles pratiqu s sur ce genre d outil sont particuliers l angle de bec B est important pour la solidit de la dent qui est fortement sollicit e Le travail en bois de bout autorise un angle d attaque faible Les essais ont t r alis s avec une vitesse de rotation de 5000 tr min et une vitesse d avance de 2km h sur des branches d un
96. al Le pr sent paragraphe traite de ces diff rentes m thodes et de celle que nous avons mise en place pour notre tude L objectif est d obtenir un chiffrage afin de pr parer une tude de march pour notre outil 2 2 1 M thode d analyse cartographie de J BAUDRY J BAUDRY a propos une m thode bas e sur des moyens modernes d imageries num riques Il a r colt une importante base de donn es aupr s de l Institut G ographique National IGN Cette base 39 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie de donn es est constitu e d une superposition de donn es cartographiques et de photos a riennes Pour chaque zone concern e il est donc possible d obtenir une photographie m tr e des alignements pr sents Nous avons test cette m thode en l appliquant un village proche d Epinal 88 hou va i 474 on A foo ate k fi veg des Buisson fr Figure 21 A gauche cartographie d Urim nil 88 et droite quivalent photographique IGN Gr ce cette base de donn es coupl e une observation sur le terrain il est possible de d limiter de fa on pr cise le r seau bocager Figure 22 Nous recadrons dans la photo num rique la zone qui nous int resse et notons avec un logiciel informatique de CAO DAO les lignes de r seaux bocagers Figure 22 M me zone que pr c demment mais en rep rant les alignements De cette fa on nous obtenons la position g
97. am tres taient difficilement maitrisables 6 3 1 Montage et fonctionnement de l outil Les 54 inserts et les 54 couteaux ont t fix s m caniquement par vis serr es la cl choc Les deux flasques mont es sur le cot ont pour but de fermer le corps d outil et d assurer le couplage sur la carcasse du cot de la transmission et du cot de la carcasse Ces deux pi ces sont constitu es d un disque sur lequel sont soud s des inserts filet s pour fermer le corps d outil et d un axe pour la fixation sur les roulements Sur l un des disques des lumi res ont t faites pour faciliter la r cup ration des copeaux L ensemble ainsi mont p se 156kg ce qui correspond au cahier des charges que l on s est fix La carcasse utilis e est une carcasse de FOREST BROYEUR pr vu pour accueillir des rotors de 1 25m de long L avantage de cette carcasse est son ouverture importante sur la v g tation En raison du cercle de coupe important 1l a fallu d couper certaines parties de l int rieur de la carcasse trop volumineuses et les remplacer par des fers plats soud s La Figure 150 montre le r sultat 154 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Figure 150 Utilisation de la carcasse de FOREST BROYEUR et montage de l ensemble 2 6 3 2 Essais et r sultats Cette campagne d essais est une application des principes de coupes scientifiques obtenus en laboratoire Nous partons d
98. am tres variables 137 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire Puissance consomm e W RE Vitesse d amenage km h Figure 130 Puissance consomm e de tous les tests en fonction de la vitesse d amenage Sur ce graphique nous voyons que la vitesse d amenage n a que peu d influence sur la consommation d nergie lectrique et aura m me tendance la faire baisser Cette l g re baisse vient certainement de l inertie de l outil A faible vitesse l outil a le temps de perdre de la vitesse et doit donc consommer de l nergie pour la reprendre ce qui ne se produit pas grande vitesse Ce ph nom ne sera moins fr quent lors de la coupe en continue sur chantier Nous pouvons galement observer une diminution de l cartement des trois courbes ce qui signifie que la puissance consomm e devient plus homog ne avec l augmentation de la vitesse d avance 5 3 3 2 Influence de la fr quence de rotation La vitesse de rotation influence deux consommations de puissance la puissance a vide et la puissance maximale Naturellement le fait de tourner plus vite a vide augmente la consommation de puissance a vide de l outil mais galement l inertie de celui ci ce qui peut r duire la consommation globale d nergie Figure 131 Comme nous le voyons sur le graphique la puissance a vide de l outil a augment de 200W environ pour une augmentation de la vitesse
99. anouzdoadiaanaoesamedhe e a r a ERA 45 2 8 Caract risation qualitative des haies fran aises ccccscccseeceseeeeeeseeeseeeees 46 2 3 1 M thode de JBAUDRY n an ain dt E eaaa isapa end EDAG EAE 46 23 2 Nvenare d essent ES nirea a a A a ETA EEO aa ia 48 2 3 3 Croissance annuelle des haies is 50 2 3 4 Situation juridique des haies et de ses d chets VU 51 2 4 Caract risation physique des haies fran aises cccccesceceeceeeeeeceeeeseeeeeees 52 2 4 1 Caract ristiques physiques Flexion ss 52 2 4 2 Caract ristiques physiques Mesures sur chantier 55 2 5 Adaptation de la biomasse bocagere la valorisation en bois energie 58 2 5 1 Pr sentation des chaudi res automatiques de faibles puissances 59 2 5 2 Caract ristiques des combustibles fragment s pour ce type de chaudi re automatique 60 2 5 3 Comparaison avec les produits connexes issus de l lagage des haies csseeeeeees 62 SOMMAIRE 2 6 CONnCIUSION duU chaP esaeen S 63 CHAPITRE 3 LA PRODUCTION DE COPEAUX ET DE PLAQUETTES PAR COUPE ROTATIVE DU BOIS nn nrmnnnnnnmanmnnemenmanemnenenmnnemenmenennnnnne 65 3 1 La fabrication de copeaux traditionnels 67 3 1 1 G n ralit s scientifiques propos de l usinage du mat riau bois cccceeeeeeeeeeeeeeeeeeees 67 S A Modes de COUPE LS a a a 68 3 13 GOOMEUNIE d COUP e a a a 71 3 4 Qualite d tat SUFAG reni nee tt rates ironie tant td 71 31
100. ant et l autre souvent plus grosse assurant le surfa age complet d un cot du billon Figure 77 ER e a et Segments de scie circulaire Figure 77 A gauche le canter profileuse de chant et droite le canter lat ral Le canter lat ral est la technologie la plus d velopp e du fait de l tendue de ses applications Les couteaux sont mont s sur la partie conique et l ensemble est mis en rotation Pour la profileuse de chant elle repr sente un disque une fraise dot de couteaux droits r guli rement distribu s sur la p riph rie Ce sont g n ralement des outils plus petits en diam tre mais pouvant tourner plus vite si l on prend le constructeur LINCK celui ci propose des outils de 400mm de diam tre de coupe et pouvant tourner jusqu 2000tr min vitesse de p riph rique de coupe 42 m s Plusieurs recherches ont t suivies sur ce mode de coupe et de nombreuses conclusions ont t formul es La litt rature sur les canter slabber est plus riche car le mat riau coup est plus r gulier billon d essences constantes relativement droit et les s ries sont plus longues que pour les broyeurs forestiers Les auteurs expliquent que le param tre ayant le plus influence sur la taille des plaquettes est l avance par dent c est dire la distance qu a parcourue le billon entre deux passages de dents C est le passage de dent par tranchage suivi d un fractionnement du copeau fendage qui pro
101. ant de 4 20m plus de 10m Ils sont accoupl s des tracteurs agricoles pesant de 3 10 tonnes et d veloppant des puissances de 70 190 CV via la prise de force une vitesse de rotation de 1000 tr min Les bras peuvent tre quip s d un d port vers l avant pour faciliter la vision du chauffeur ainsi que d un t lescopique pour augmenter la 24 Introduction port e Tous ces param tres sont prendre en compte lors de l laboration du cahier des charges du futur groupe L outil que l entreprise NOREMAT veut concevoir doit pouvoir se monter sur ce type de bras Pour le moment les groupes utilis s pour le d broussaillage et la coupe des haies de bords de route sont d crits par la suite La Figure 13 et Figure 14 montre l outil qui est le plus r guli rement utilis pour les travaux d lagage courants 1l s agit d un rotor sur lequel sont mont s des fl aux ou des marteaux suivant le travail r aliser Figure 13 premi re solution le groupe de d broussaillage mont avec un rotor marteaux NOREMAT Figure 14 A gauche fl au pour les faibles diam tres de branches max 2cm et droite marteau pour les diam tres plus importants pi ces NOREMAT Ce type d outil a les caract ristiques physiques suivantes e Vitesse de rotation entre 2300 et 2900 tr min e Largeur de coupe entre 1 20m et 1 60m e Poids total entre 280 et 360kg 25 Introduction A l heu
102. ation en avons tudi le cahier des charges de la biomasse qu elles coulent et nous en avons retenu quelques unes L tude dans sa globalit se trouve en annexe I Chacune d entre elles peuvent pr senter leurs avantages mais aussi certaines difficult s techniques ou financi res Apr s une tude approfondie trois pistes ressortent e La fabrication de paillage e La fabrication d amendement organique e Le bois nergie Toujours dans le but de proposer un pack de valorisation de la biomasse aux clients de l entreprise NOREMAT nous nous sommes pench s sur la valorisation la plus rentable et nous avons poursuivi les futures recherches en vue de concevoir un outil capable de fabriquer des plaquettes de biomasse utilisables dans la fili re du bois nergie Cette derni re semble la plus prometteuse afin de valoriser la biomasse des d chets d lagage elle repr sente une certaine valeur ajout e au produit et est accessible facilement Cette fili re est en pleine expansion et draine un volume de bois tr s cons quent 1 5 3 Positionnement de NOREMAT aupres de la fili re bois energie Le paragraphe suivant n a pas la pr tention de d crire de fa on pr cise et exhaustive la fili re bois nergie mais Simplement d en tracer les grandes lignes afin de mieux l appr hender vis vis de la probl matique qui nous concerne Il convient avant tout de pr ciser de fa on g n rale la configuration
103. ation de l angle de coupe Nous l avons vu lors de l tude de l usinage du bois paragraphe 3 1 9 1 l angle de coupe est un des facteurs les plus importants lors de l usinage C est pourquoi l outil est quip d inserts assurant l assemblage entre les couteaux et le corps d outil Chaque type d insert d finit ainsi une g om trie de coupe Figure 89 29 40 59 Figure 89 Vue de dessus de l outil diff rentes configuration d angles de coupe 108 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe Les angles ont t choisis de la fa on simple ne connaissant pas exactement quel angle allait tre le meilleur nous avons choisi de balayer un champ large Nous sommes donc partis des angles de coupe les plus petits en rabotage 25 pour aller vers les plus grands en broyage 55 l angle de 40 tant une valeur interm diaire Les inserts assurent galement le r le de roule copeau afin d assurer une formation et une cassure optimales de la plaquette produite Figure 90 Figure 90 Vue de dessin de l assemblage corps d outil insert 55 couteau forme du roule copeau 4 4 1 4 Couteaux droits Dans un premier temps des couteaux de conception simple ont t choisis il s agit de couteaux droits de la longueur de l outil 180mm de 8mm d paisseur paisseur courante pour les couteaux de broyeurs et poss dant un angle de taillant de 30 Figure 91 Nou
104. aut environ 2 ou 3 mois de s chage dans de bonnes conditions Afin de les faire s cher on les entrepose l air libre sur une plate forme durant quelques mois Cette op ration a un co t mais permet la plaquette de prendre de la valeur nerg tique et donc conomique 30 40 Humidit Figure 13 Perte en valeur nerg tique d une plaquette due l augmentation de l humidit ITEBE En effet une tonne de plaquette foresti re 40 d humidit relative un contenu nerg tique de 2500 kWh tonne contre 3900 kWh t pour une humidit de 20 Sur le march des produits nerg tiques la valeur marchande d une plaquette est d termin e par son PCI Pouvoir calorifique Inf rieur c est dire la quantit de chaleur qu elle d gagera lors de sa combustion Le potentiel nerg tique d un combustible se d finit par son PCI pouvoir calorifique inf rieur Le pouvoir calorifique est la quantit de chaleur d gag e par la combustion compl te d une unit de masse ou de volume de celui ci Le pouvoir calorifique varie beaucoup en fonction de l humidit du combustible Plus le produit est humide plus son PCI est faible Concernant le bois quelles que soient les essences et sa nature le PCI est sensiblement le m me a taux d humidit gal Les plaquettes s ch es puis calibr s sont vendues aux clients poss dant une chaufferie Les plaquettes fines de l ordre de 3 2 1 cm et s ches
105. avoir pu nous renseigner mais la plupart du temps les r sultats sont difficilement exploitables En effet l inventaire nous donne lorsque cela est possible le nombre de fois o l essence appara t et le nombre d arbres ou la surface n apparaissent pas Figure 29 48 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Terme g n rique Rubus Ronce genre Lonicera nigra Cam risier noir Viburnum lantana Viorne lantane Crataegus monogyna Aub pine monogyne Daphne laureola Laur ole Essences locales Rosa pendulina Rosier des Alpes Ribes alpinum Groseillier des Alpes Rosa canina Rosier des chiens Hedera helix Lierre Rubus idaeus Framboisier D signation locale Pr sence ou non de l essence en pourcentage de haies recens es Figure 29 Type de donn es fournies par l IFN en Is re 38 IFN 30 Ces essences sont en fait semi arbor es et ne sont pas exploitables l chelle du pays De plus certaines essences ont des d signations trop g n riques ou encore trop locales comme le Rosier des chiens qui est en fait un Eglantier Certains d partements sont quand m me mieux renseign s comme le Haut Rhin 68 observation de 3 4 arbres par haie en moyenne 36 esp ces d arbres et 24 esp ces de ligneux non arborescents diff rentes au total Figure 30 0 10 20 30 40 90 Fr ne Aulne glutineux Saule Erable sycomore Noisetier Merisier Saule marsault Ch ne
106. bien entendu d une tude de port e indicative afin d appr cier de fa on rapide la flexibilit d l ments souples lors de la coupe Une branche d arbre fix e un tronc soit une branche en instance de coupe peut tre assimil e une poutre encastr e Nous appliquons une masse constante diff rents endroits de la branche afin d en appr cier la fl che appel e z Figure 34 Les tests ont t effectu s sur des branches d un m me Saule de diff rents diam tres de diff rentes longueurs l humidit d une branche fra chement coup e 75 sur sec Diam tre Figure 34 Sch ma de principe des essais de flexion et formules consacr es g est l acc l ration due la gravit g 9 81 m s et E est le module de Young du bois consid r MPa Les facteurs influen ant z sont les suivants e La masse M fix e au d but des essais 500gr e La position x de la masse M sur la branche ce que nous faisons varier e Le diam tre initial D de la branche Nous faisons abstraction des ventuels n uds fil tors de la branche et consid rons que la liaison encastrement est parfaite L ensemble des r sultats porte sur les mesures de 9 branches de diam tres initiaux diff rents Ceci est illustr par le graphique suivant Figure 35 53 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Fl che de la branche en fonction de la distance l e
107. bois nergie une composante essentielle de la fili re for t bois juin 2003 20p 16 ALKAEST Conseil et CVS Consultant Le march fran ais des appareils domestiques au bois ADEME 2000 17 CHEVROU R 1988 Inventaire Forestier National m thodes et proc dures MAP Paris 18 J P HOUSSEL Am nagement officiel et devenir du milieu rural en France 5 colloque franco polonais sur l am nagement rural 1980 19 J BAUDRY A JOUIN De la haie aux bocages Organisation dynamique et gestion INRA ditions 430p 2003 20 A MEYNIER Les paysages agraires Armand Colin Paris 192p 21 CAIX C 1994 Pas de foyers sans feu Cahiers AGRESTE 20 P 41 47 173 R f rences bibliographiques 22 Site Internet de l Inventaire Forestier National www itn fr presentation 23 Site Internet du Minist re de l quipement des transports de l am nagement du territoire du tourisme de la mer http www route equipement gouv fr article php3 id_article 35 24 AGRESTE la statistique agricole site Internet http www agreste agriculture gouv fr 25 POINTEREAU P 2002 Les haies volution du lin aire en France depuis 40 ans SOLAGRO Toulouse 9p 26 CINOTTI B Production et r colte de bois en France proposition de balance internationale de la ressource foresti re Rev for fr 6 675 688 1995 27 S A CHANNIWALA P P PARIKH A unified correlation for estimating HHV of solid liquid and gaseous fuels August 2001
108. c entra ne une diminution de l paisseur 3 3 Conclusion du chapitre Le pr sent chapitre a permis de se convaincre d une chose particuli re importante pour la suite de la recherche la formation de plaquettes de chauffage est r gi par les m mes lois que pour les copeaux classiques de l usinage du bois Ceci implique donc qu il faille ma triser les m mes param tres de coupe que lors de l usinage Figure 59 Il y a n anmoins un facteur qui ressort plus dans le broyage que dans l usinage et qui donne une composante al atoire l effort de coupe le fendage Ce ph nom ne d pendant de la nature m me du bois coup entre de fa on importante dans la fabrication des plaquettes Le pr sent chapitre a permis de mieux se familiariser avec les param tres pour la formation des plaquettes et plusieurs choses ont t identifi es 90 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois e Le type de copeau il faudra favoriser le type I pour diminuer l effort de coupe et augmenter la taille des plaquettes e Les essences sont variables dans les haies mais l humidit y est toujours important cela diminuera les efforts de coupe et favorisera la formation des plaquettes e L tat de surface est moins contraignant que la taille des plaquettes la ma trise des diff rents param tres de coupe et d outillage sera d terminante e Les modes de coupe font varier de fa on significative
109. c un cable lin aire muni d abrasif Mouvement Lin aire continu Mode de coupe Vitesse de coupe 25 30 m s Avance par dent 0 5 mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Cable support en acier et perles en diamant d pos par lectrolyse Utilisations connues D coupe de pierre et d acier Fournisseurs connus DIAMANT BOART France pour les cables etres Nosa G _Opservations _ Prix Diamant polycrist polycristallin Disponibilit Dispo dans industrie pierre Facilit d adaptation Simple d utilisation Capacit s de coupe Probl me de bourrage Usure Diamant polycristallin S curit Cable Qualit de coupe Qualit surement m diocre sur du bois Facilit d utilisation sur chantier Probl me de bourrage Observations Largeur de coupe 10 mm Tension moyenne constat e du cable 40 N mm Les probl mes de bourrage peuvent tre dus l encrassement des perles abrasifs par les copeaux humides de bois Total 19 223 Annexes Rasoir tambour Description particularit s Il s agit d un rotor qui coupe les poils grace un contre couteau fixe Mouvement Rotatif He 4 Mode de coupe A A 3 Vitesse de coupe m s Avance par dent mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Souvent acier ou carbure Utilisations connues Rasoirs lectriques classiques Fournisseurs connus Gillette Wilkinson Crit res Notes 1 5 C Observations Prix Usinage moulage de tai
110. ce que nous voulons en faire sortir Figure 7 Entr es SYSTEME Sorties nee Produit nouveau PRODUITS BOCAGE D ELAGAGE Figure 7 Sch ma de transfert du produit concevoir Partant de ce constat la r solution de la probl matique consiste tout d abord tudier le bocage fran ais dans un but de caract risation et de quantification La seconde tape est de conna tre les devenirs possibles des produits sortants de la boite noire d en choisir un ou plusieurs et ainsi pr voir la conception de la boite noire afin de faciliter cette transformation 1 3 3 L organisation du m moire Ce m moire va pr senter de fa on synth tique la d marche que l on a adopt e afin de r soudre la probl matique industrielle avec un ensemble de moyens scientifiques disponibles Apr s ce chapitre d introduction le chapitre 2 est consacr la pr sentation synth tique de l tude de march du futur outil de coupe Il s agit d une tude pr liminaire bibliographique n cessaire afin de mieux cerner le produit couper la haie En effet mes comp tences et celle du LERMAB sont d avantage orient es vers les premi res et secondes transformations du mat riau bois Les domaines que sont la sylviculture l exploitation foresti re et l entretien des v g taux dans le domaine agricole sont moins abord s Cette premi re tape a donc permis la fois la d couverte et l approfondissement 19 Introduction de c
111. cept de coupe principal outil de laboratoire provient d une analyse analogique avec les outils de l industrie traditionnelle du bois Les am liorations lors du passage au prototype industriel proviennent d une d marche plus combinatoire am lioration par d composition en blocs fonctionnels L analyse associative a t abord e sous la forme de brainstormings 4 1 2 L innovation dans les entreprises et NOREMAT L innovation est primordiale au sein de toute entreprise l innovation fait avancer fait progresser permet d adapter l entreprise aux nouveaux processus usages et besoins dans le but de la p renniser La signification du mot innovation peut tre pr cis e avec l ajout d un autre terme Innovation de process am lioration des m thodes innovation de rupture le produit change compl tement de concept Dans notre cas l co lagueur ne sera pas une machine qui changera le concept d entretien des arbres par lagage On parle donc d innovation incr mentale l innovation incr mentale ne bouleverse pas les conditions d usage et l tat de la technique mais y apporte une am lioration sensible Elle est souvent le fruit de la volont de l entreprise de conserver son avance technologique Sur ses concurrentes L entreprise NOREMAT met un point d honneur a am liorer de fa on continue les machines qu elle propose a ses clients A aucun moment il n est question de se dire que les machines d
112. cessaires son obtention partir de branches de haies repr sentent un co t trop important par rapport la sciure provenant de scieries par exemple La plaquette issue de l exploitation foresti re ou de la fili re bois elle pr sente un bon compromis entre la modernit calibration pouvoir calorifique et son co t de transformation broyage et s chage En effet nous cherchons obtenir des l ments de tailles moyennes entre la b che et la sciure La plupart des chiffres suivants sont tir s d une tude effectu e par Biomasse Normandie en 2003 qui traite du bois nergie en France 15 Le bois nergie dispose de trois domaines d application qui repr sentent une consommation finale d nergie de 9 MTEP par an environ 40 millions de m quivalent bois rond e Le chauffage domestique en France on estime plus de 300000 le nombre d appareil de chauffage au bois 16 e Le chauffage collectif qui poss de deux logiques bien diff rentes les chaufferies de taille moyenne de 200 kW 1 MW et les plus grosses e Le chauffage dans l industrie qui est en l g re croissance avec 1000 installations au total Il s agit souvent de retraitement des propres d chets de l entreprise L objectif lors de la vente d une nouvelle machine d lagage NOREMAT sera de proposer au client la possibilit d augmenter son chiffre d affaires en commercialisant les plaquettes de chauffage produites
113. cette derni re a t d sign e comme forme de combustible la mieux adapt e notre tude paragraphe 1 5 4 58 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Cette forme de plaquette s utilise dans des chaudi res automatiques qui avec adjonction d air comburant produit de l nergie par combustion Il existe deux classes de chaudi res g n ralement tri es selon leur puissance et nous avons choisi celles de faibles puissances alimentation par vis sans fin 1l s agit du type de chaudi re pr sent pour les petites collectivit s et les particuliers Le monde des chaudi res automatiques bois quoique relativement r cent n en est pas moins complexe et le pr sent paragraphe se veut une pr sentation de celles ci dans le cadre de notre projet 2 5 1 Presentation des chaudieres automatiques de faibles puissances Par habitude et selon les constructeurs on appelle chaudi re de faible puissance toute chaudi re en dessous de 200 kW Les appareils de chauffage de cette gamme pr sentent des similitudes sur ces diff rents organes Figure 42 Les chaudi res sur lesquelles l entreprise NOREMAT se place ont les points suivants en commun e Elles sont aliment es avec du bois fragment dit de petite taille taille d un pouce e Elles sont aliment es m caniquement en bois le syst me par vis sans fin de premi re g n ration tant le plus contraignant pour la granulom trie du
114. cette raison que la pr sentation de la mod lisation est faite sur la premi re version La tenue de la version fabriqu e est encore meilleure que cette mod lisation Cette tude tout comme celle de l outil de laboratoire ne se veut pas une mod lisation compl te d un syst me mais simplement une v rification de sa tenue en rotation et en coupe Dans un premier temps en rotation simple l ensemble insert couteau vis p se 0 757kg tourne a une vitesse de 32m s 1500tr min max une distance de 0 2m du centre de l outil soit une force centrifuge de 3900N agissant sur cet ensemble et orient radialement a I outil Lors de l usinage maintenant l effort de coupe vient s ajouter celui de la force centrifuge Nous reprenons le calcul fait pour I outil de laboratoire savoir estimation de l effort de coupe de Kivimaa et de Martin paragraphe 4 4 2 2 F 40 120e Dans cette formule e est l paisseur de copeaux en mm et F l effort de coupe par cm de largeur de copeaux Cette formule a t tablie pour du h tre a 12 d humidit avec un outil us a 50 et un angle d attaque de 30 Dans le cas d une branche de 5cm de diam tre largeur du couteau l effort de coupe s leve 3200N Nous sommes d sormais capables d appliquer les charges calcul es sur notre syst me Figure 146 151 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Fixation m caniqu
115. ceux qui sont familiaris s avec cette mati re Cependant il est important de pr ciser certaines choses le bois poss de une nature anisotropique ce qui signifie qu il ne se comporte pas de la m me fa on suivant la direction que l on choisit de solliciter En effet ses 68 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois propri t s aussi bien m caniques physiques thermiques biologiques se trouvent fonci rement diff rentes suivant les directions consid r es KELLER 39 Biologiquement parlant la croissance d un arbre s effectue suivant deux tapes successives une croissance longitudinale et l autre radiale en formant des couches concentriques De part sa constitution matricielle on d finit alors trois directions privil gi es plans de r f rence Figure 47 la direction radiale R la direction longitudinale L la direction tangentielle T Cette particularit du mat riau bois se retrouve de fa on vidente dans les ramifications de l arbre et par cons quent aura de l influence sur l tude de la coupe d l ments flexibles tels que les branches de haies Loo ur Plan transversal Li ge corce tissu protecteur Liber V Plan radial Assise cambiale Couche saisonni re ou Bois parfait ceme d accroissement ou duramen 1 ceme 1 an Plan tangentiel Figure 47 A gauche direction d anisotropie droite structure par cernes du boi
116. ches en laboratoire Puissance Puissance vide consomm e CS sa AN ee Soe Debut d usinage z Fin d usinage Dur e d usinage Figure 117 Description des crit res de traitement d un signal de puissance Durant le projet de recherche nous avons tent de mesurer les efforts de coupe r els suivant trois axes plut t que la puissance lectrique au moyen d une cha ne d acquisition d efforts de coupe Nous avons du revoir nos esp rances la baisse pour plusieurs raisons tout d abord plus qu un effort axial la platine devait mesurer un effort de torsion au niveau de la fixation de la branche sur l axe magn tique d amenage La platine que nous poss dions n en tait pas capable La deuxi me raison est la difficult d int grer les mouvements vibratoires de la branche lors de l usinage Ex Figure 118 5 2 2 2 Observations de coupe par cam ra La cam ra positionn e au dessus de l outil lors de la coupe permet de filmer l usinage d un bout l autre Grace la vid o nous sommes capables de voir comment se d roule l usinage si la branche vibre beaucoup si elle s efface sur l outil comment sont r cup r s les copeaux Figure 118 D compos de la coupe d une branche pris par cam ra 129 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire Sur la Figure 118 nous avons peint l extr mit de la branche pour plus de visibilit C est
117. cid d orienter notre d marche vers la m thode APTE APplication aux Techniques d Entreprise Reposant sur des outils graphiques tels que la b te cornes ou le diagramme pieuvre la m thode APTE est une m thode universelle et incontournable pour la conduite d un projet passant par une innovation analogique En partant de l expression d un besoin ressenti et sans consid rer priori les solutions elle permet d valuer l ensemble des contraintes techniques conomiques culturelles qui affectent le projet C est une sorte de brainstorming organis qui permet d aboutir au cahier des charges fonctionnel La d marche peut tre sch matis e de la fa on suivante Figure 79 Analyse du besoin Analyse fonctionnelle Diagnostic du l Risques l projet Cycle de vie produit d innovation B te corne Cahier des charges fonctionnel Diagramme SADT IDEFO Technologies e March Analyse de la valeur e Produit Lil M thode APTE Tableau d avancement du projet Figure 79 D marche choisie pour la conception de l ECO ELAGUEUR Deux outils seront utilis s en amont du projet le Diagnostic du projet d innovation qui permet la pr paration d un projet avant m me son lancement Une estimation des Risques d innovation sera 97 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe effectu e De plus et comme pour chaque projet il sera n cessaire de tenir jour un
118. cilit d utilisation sur chantier Peut tre risque de bourrage des branches Observations Principe de la chaine de v lo un brin tendu et un brin moux Il faut couper sur le brin tendu Largeur de coupe importante 15mm environ Total 23 225 Annexes Outil de scisaillement rotatif Description particularit s On r utilise le principe du scisaillement comme pour le s cateur Mais cette fois la coupe est continue et rotative Mouvement Rotatif Mode de coupe A Vitesse de coupe X m s Avance par dent X mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Lame en acier surement bras e de dents carbures ou stellites Utilisations connues A l heure actuelle pas d utilisation connue Fournisseurs connus s Lies Ines EN o _Observations __ _ Prix Technologie sim simple Disponibilit Non encore existant Facilit d adaptation Non encore existant Capacit s de coupe Difficile pour les gros diam tres Usure Moyenne S curit Dans l axe de la route mais faible vitesse de rotation Qualit de coupe Proche du s cateur Facilit d utilisation sur chantier Risque de bourrage Observations Cet outil ne devrait pas tourner tr s rapidement 60 tr min mais surtout avoir du couple de scisaillement Total 20 226 Annexe 5 LES BROYEURS FORESTIERS 227 Annexes 228 Annexes Durant la phase de choix du concept de coupe nous nous sommes pench s sur les syst mes existants produc
119. combustible L amenage du combustible au niveau du foyer par vis sans fin permet de bien ma triser la charge de la chaudi re charge de puissance mais peut se bloquer lorsque les particules des bois n ont pas la bonne taille Le combustible additionn d une certaine quantit d air air dite primaire br le de fa on ma tris e et la chaleur produite est distribu e au r seau de chauffage grace a l changeur de chaleur i _ Evacuation des fum es i Jf E g alk i 1 L Automate de regulation Evacuation des cendres Racleur de silo La Figure 42 Sch ma de fonctionnement d une chaudi re automatique a plaquettes source HARGASSNER 59 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie chaque demande de chaleur un automate demande aux racleurs de silo et la vis sans fin d acheminer le bois au foyer afin d en augmenter sa charge Si des plaquettes se coincent dans ce syst me a cause de leur taille la chaudi re ne recevant plus de bois se met en d faut et ne chauffe plus Ce probl me tant assez r curant dans le milieu les fabricants de chaudi res ont essay de nouveaux concepts de vis sans fin ar tes tranchantes ou avec syst me de retour mais le probl me demeure Les chaudi res ont donc des technologies qui donnent des contraintes au niveau du combustible 2 5 2 Caract ristiques des combustibles fragment s pour ce type de chaudi re automatiq
120. coupe h licoidale et usinage constant la r partition temporelle des efforts de coupe s effectue de fa on diff rente Figure 67 Dans le cas d un porte outil droit traditionnel le passage de chaque dent signifie un effort de coupe alors que pour l outil h licoidal la coupe s effectue de fa on plus continue Effort Effort Figure 67 A gauche effort de coupe pour un outil droit a droite pour un outil h licoidal STEWART 55 A titre d information les portes outils h licoidaux poss dent n anmoins certains inconv nients e Co t plus lev des couteaux et des porte outils e Aff tage plus compliqu et co teux e Augmentation du temps d installation des couteaux e N cessit d aligner la machine de fa on compenser la pouss e lat rale pour viter une friction excessive lors de l alimentation Il existe des syst mes reprenant les avantages de la disposition des couteaux en h lice tout en r duisant les co ts des couteaux et de leur aff tage 82 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Fixation m canique de plaquettes interchangeables Evacuation des AY copeaux en h lice Figure 68 Outil de rabotage h lico dal plaquettes GUILLEN Outils Techniques Certaines g n ralit s sur l usinage traditionnel du bois permettent de mieux comprendre et de mieux appr hender la transformation de ce mat riau si particulier De nombreux param tre
121. de 70 de l heure pendant la phase de broyage La transmission de la puissance sur l organe de coupe peut se faire de deux mani res diff rentes par la prise de force d un tracteur agricole ou par un moteur ind pendant Figure 24 Broyeur de branche actionn par la prise de force d un tracteur Ces petites machines sont appr ci es pour leur l g ret leur faible co t et leur disponibilit Malgr tout ce sont des machines peu manoeuvrantes Le co t de ce mat riel s chelonne entre 5 000 et 40 000 H T wy a ay Di mean A a Figure 25 Broyeur de branche actionn par leur propre moteur 194 Annexes Actionn s par leur propre moteur ces broyeurs sont plus mobiles et ne n cessite pas de prises de force ils sont simplement tract s Malgr tout ils sont plus on reux puisque le co t de ce mat riel s chelonne entre 20 000 et 90 000 H T Et on estime qu capacit gale ce type de mat riel co te deux fois plus cher qu un broyeur mont sur un attelage trois point d un tracteur agricole Ce type de mat riel concerne les structures professionnelles entrepreneurs CUMA 2 3 7 Les broyeurs de fortes capacit s alimentation m canique Ce sont en g n ral des broyeurs de plus grosses capacit s pouvant atteindre un rendement de 10 130 MAP h de production de plaquettes De plus le co t horaire diminue par rapport aux broyeurs pr c dents de l ordre de
122. de coupe raisonnable 1m25 Figure 140 147 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Accroche sur bras hydraulique Motorisation et transmission raf Grande ouverture ka M U pour chargement Rotor ROLLMAX amp amp 1 Rotor bois Figure 140 Pr sentation du ROLL MAX rotor actuellement utilis et du groupe FOREST BROYEUR de chez NOREMAT Les conditions de coupe ont t valid es lors des pr c dents essais en laboratoire et seront donc r utilis es pour cet outil L outil et le groupe supporteront des vitesses de rotation de 1500 tr min maximum pour une vitesse d avance de 3 km h Nous reprenons une fois encore les couteaux que nous avons utilis s pr c demment des couteaux droits en acier avec un angle de taillant de 30 Ici encore l angle de coupe pourra tre chang au moyen d inserts Pour cette campagne d essais il a t fix 55 Comme nous ne souhaitons pas utiliser des couteaux de 1m25 de largeur de coupe nous les avons morcel s en couteaux de 50mm Nous avons choisi de disposer ces couteaux selon une disposition h lico dale Ce type de montage pr sente des avantages en terme d efforts de coupe et de bruit paragraphe 3 1 9 2 et permet galement la r alisation d ouverture dans le corps d outil tout en maintenant la tenue de celui ci Ces ouvertures sont pour le passage des plaquettes l int rieur de l outil D une fa on
123. de de march du futur outil de coupe nous avons trait les donn es disponibles aupr s de l IFN pour chacun des d partements disponibles et nous les avons combin es Parmi les r sultats obtenus on distingue les d partements poss dant un r sultat d inventaire ceux poss dant le lin aire de haies pr sent dans le d partement et ceux nous renseignant en plus sur la composition en essences de celles ci Nous avons donc fait la carte de France ci dessous qui repr sente le type de renseignement obtenu pour chacun des d partements m tropolitains 42 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie D sarlemen renselqn par FIFA Depa Pa possede eT beere De sar lenge poss dant un lin die et un breetalieD essences Figure 24 R sum sous forme de carte des donn es r colt es avec IFN Si nous devions la r sumer en quelques chiffres e Nombre de d partements renseign s 94 sur 95 d partements de m tropole e La Corse est r unie en un seul fichier e Le 75 78 91 92 93 94 95 sont r unis en un seul fichier e I manque le Loiret 45 dont le fichier n est pas disponible e Sur les 94 d partements fran ais renseign s seul 37 poss dent des renseignements sur les haies e Sur les 37 pr c dents 31 nous renseignent sur le lin aire en kilometres 82 et 12 sur les essences pr sentes dans celle ci Les r gions les plus renseign es sont la Bretagne la Norman
124. de rotation de 400tr min N anmoins la consommation de puissance pour l usinage de la branche de 3cm de diametre n est que de 820W contre 977W pour l essai a 800tr min C est pourquoi l augmentation de la vitesse de coupe vide n est pas toujours synonyme de consommation mais peut am liorer de fa on significative la coupe car on sait d sormais que l augmentation de la vitesse de rotation am liore la formation de la plaquette paragraphe 5 3 2 1 et la capacit de coupe de I outil paragraphe 5 3 1 1 138 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire Puissance 800tr min 55 1km h 3cm 1200tr min 55 1km h 3cm 0 515 1 015 1 915 2 015 Figure 131 Evolution de la puissance lectrique consomm e pour deux usinages aux conditions identiques mais avec une vitesse de rotation diff rente 5 3 3 3 Influence de l angle de coupe Nous avons observ le travail sp cifique obtenu pour les trois angles de coupe Figure 132 les mesures tiennent compte du minimum maximum et moyenne des 15 essais L angle de coupe poss de une influence importante sur l nergie de coupe On note que l cart entre la valeur maximum et la valeur minimum a un coefficient 4 et que en moyenne les valeurs vont du simple au double Nous l avons vu pr c demment l angle de coupe de 55 tait le plus adapt pour la formation de bonnes plaquettes nous le voyons ici c
125. des haies sur lesquelles va agir l outil Il s agit d entretien r gulier de haies tout les 2 3 ans environ sur diverses essences en g n ral feuillues Les branches coup es exc dent rarement les 10 cm de diam tre et sont tr s ramifi es Fili re essentielle pour les professionnels de la for t et du bois le bois nergie constitue un d bouch peu pr s quivalent en tonnage aux bois d uvre et d industrie r unis soit environ 2 milliards de tonnes par an les plaquettes destination du chauffage occupent pr s de 30 de la production globale 30 Introduction de sous produits bois 14 La fili re bois nergie propose plusieurs types de combustibles toujours a base de bois ils pr sentent plusieurs configurations e La b che utilis e depuis des ann es en foyers ouverts et de nos jours en chaudi re elle n est cependant pas valable dans notre cas compte tenu de la taille des branches coup es En effet il parait difficile de produire des b ches de tailles respectables avec des branches de 2 3 ans d ge De plus les b ches peuvent tre vendues en longueurs variables et doivent tre assez droites ce qui n est pas facile obtenir avec des branches de haies e Le granul nouveau venu chez les combustibles bois il se pr sente sous la forme de sciure s ch e et compact e pour obtenir un l ment calibr et propre Ce produit pr sente une bonne valeur ajout e mais les transformations n
126. diam tre allant de 1 5 cm 243 Annexes Figure 56 Angles de coupe utilis s sur l outil enturer 6 3 2 Observations L une des premi res choses qui frappe lorsque l on effectue les premiers tests est la facilit d usinage en effet l outil rogne la branche facilement sans la frapper de sorte que celle c1 sautille peu sur l outil c tait une des principales causes de mauvaises coupe avec les autres outils La forme des dents est con ue de telle fa on a ce que la surface d usinage soit importante les efforts sont ainsi r partit correctement Figure 57 D pli de la surface de contact bois outil L inconv nient de ce type d outil est qu il doit produire un profil entur et non une surface plane c est pourquoi l tat de surface des branches obtenu est quelque peu original 244 Annexes Figure 58 Etat de surface d une branche obtenue par l outil enturer Cet tat de surface n est bien sur pas acceptable laisser sur bord de route mais peut tre solutionn par l ajout de dents judicieusement plac es sur l outil Les copeaux form s par l usinage se rapprochent plus de la sciure que de plaquettes calibr es mais cela peut tre am lior par des formes de dents et des param tres d usinage appropri s L usinage s effectue parall lement aux fibres du bois comme une fendeuse de b che et les efforts sont nettement moins importants Cette facilit d
127. die et les Pays de la Loire C est une tendance observ e r guli rement ces r gions ont une vraie culture de la haie Cela se corr le parfaitement avec l ensemble des tudes effectu es sur le bocage qui proviennent essentiellement de ces r gions 43 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Apres addition des lin aires de haies nous obtenons 450 000 km pour les 31 d partements Comme le montre la Figure 24 les donn es obtenues par l IFN m me si elles ne concernent que quelques d partements se r partissent sur la France enti re Afin d obtenir une estimation sur l int gralit du territoire nous effectuons donc une simple r gle de proportionnalit x Lin aire _ fran ais _ IFN San 1380000 km Les haies recens es par l IFN doivent tre ajout es au lin aire des routes non recens es qui contiennent la plupart du temps deux alignements Lin aire _ fran ais _ total 1380000 2 220110 1820220 km Le chiffre que nous obtenons nous permet uniquement de dire la chose suivante en France en 2007 on peut compter plus de 1 800 000 km de haies entretenir de mani re r guli re Ce lin aire servira de base au calcul du volume valorisable Ce chiffre m me si il n est pas v rifiable en tant que tel a t valid par l entreprise NOREMAT au regard de son exp rience 2 2 4 M thode de determination de l importance des haies dans les d partements fran
128. diff rent d une coupe C Signalons galement que les efforts de coupe peuvent varier de a 4 suivant le mode de la coupe comme le montre la Figure 50 F N 300 250 200 A 150 100 B 50 C 0 0 10 20 30 40 50 60 Angle d attaque degr s Figure 50 Variation de l effort de coupe suivant les modes B ou C pour du H tre 12 d humidit copeau de 0 2mm d paisseur outil us 50 MARTIN 38 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois 3 1 3 G om trie de coupe Quel que soit le mat riau que l on coupe la g om trie de la dent d un outil et sa position par rapport au mat riau couper sont d finis l aide de trois angles Figure 51 langle de coupe y langle de taillant B et langle de d pouille a La somme de ces angles en degr est par d finition gale 90 Face de coupe Pi ce de bois Face de d pouille Ar te de coupe Figure 51 D finition des angles NF E 66 502 et 504 42 et 43 composition fonctionnelle de la dent L angle de coupe et donc la face de coupe d gage le copeau et conditionne la p n tration de l ar te Un angle faible provoque un effort de coupe important d la compression du bois lors de la p n tration de plus la dent a tendance gratter le bois plut t que de le couper Un angle important aide a la p n tration de l ar te de coupe dans le mat riau et diminue ainsi les
129. diquement l Etat et les collectivit s sont tenus au m me titre que tout propri taire priv d assurer un entretien de leurs biens afin de ne pas nuire la s curit des voisins imm diats visibilit chute de branches etc ni d entra ner un pr judice a des riverains Notons au passage que dans le cas de la coupe des branches celles ci doivent tre galement broy es afin de ne pas encombrer les accotements Les conditions d entretien des voies peuvent tre tr s variables selon plusieurs crit res e Le type de voie routes voies ferr es navigables chemins forestiers e Le climat l ouest de la France poss de une v g tation plus dynamique e Le relief la v g tation et les accotements de montagne n cessitent moins d entretien e Le tourisme les r gions touristiques r clament un paysage davantage entretenu 1 4 2 Le march fran ais du fauchage d broussaillage Afin d assurer tous les types d entretien sur tous les types de voies les clients de la soci t NOREMAT sont nombreux e Les Services de l Equipement DDE DiR services routiers divers e Les entreprises priv es e Les mairies et SIVOM Syndicats Intercommunaux VOcation Multiple 22 Introduction e Les Voies Navigables de France l Office National des For ts la SNCF Le d coupage administratif de la France est ainsi fait que le r seau est tiss par e Des autoroutes conc d es priv es elles sont
130. duit les plaquettes Figure 78 En effet l analyse du rapport entre la longueur dans ce cas quivalent l avance par dent et l paisseur des plaquettes montre TWADDLE 62 que les deux augmentent en m me temps 89 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Copeau form par le passage d une dent non fragment Zone de fragmentation Figure 78 Copeau non fragment retir par une dent de slabber couteaux hachoirs HOUZIAUX 63 Selon les m mes travaux l orientation des fibres influence galement l paisseur des plaquettes une coupe 90 90 donnera une paisseur plus faible qu une coupe en 0 90 et d une fa on g n rale l paisseur diminue lorsque l on va d une coupe tangentielle vers une coupe radiale La vitesse de coupe avance par dent constante lorsqu elle augmente entra ne HERNANDEZ 64 une diminution de l paisseur des plaquettes d environ 15 pour une variation de 50 de la vitesse L augmentation de l humidit relative jusqu au point de saturation de fibres entra ne une augmentation de l paisseur des plaquettes mais en m me temps une plus grande r gularit dans les variations de l effort de coupe BUCHANAN 59 UHMEIER 65 montre que l angle de bec est li l avance par dent pour d terminer l influence sur l paisseur des plaquettes En effet faible longueur une augmentation de l angle de be
131. e tude seuls trois domaines de param tres sont similaires l lagage des bords de route e Les facteurs li s au mat riau coup e Les facteurs li s au proc d de coupe e Les facteurs li s au syst me de coupe Non pas que ce type d usinage ne peut pas avoir de probl mes traitant des m mes domaines que le diagramme pr c dent mais ceux ci peuvent tre de natures diff rentes et ne font donc pas l objet de cette tude Ces diff rents param tres sont trait s dans les paragraphes suivants Le diagramme causes effet de l lagage des haies de bords de route se situe paragraphe 5 1 1 car il argumente le choix des param tres pour les essais de laboratoire 3 1 7 Parametres d usinage facteurs lies au bois 3 1 7 1 Facteur de densit du bois Coefficient d essence Ke Le bois poss de de multiples singularit s li es la plupart du temps sa croissance en tant qu arbre et 1l n est pas rare de se trouver confront a des n uds du contre fil des bois de tension ou de compression qui influent grandement sur les efforts de coupe au niveau local La duret du bois li e a sa densit influence fortement la p n tration de l ar te de coupe dans la mati re ainsi que le d tachement des copeaux les efforts de coupe s en trouvent alors grandement modifi s La Figure 60 donne la valeur du coefficient d essence Ke n cessaire l estimation des efforts de coupe Ces coefficients sont bas s sur les exp rie
132. e 98 Avance de l outil Formation du copeau Cercles de coupe n Cercles de coupe n 1 7 s 7 s 5a mek 4 JIVH bar Figure 98 Description de la coupe et mise en place des efforts de coupe vue de dessus S1 l on consid re d sormais la branche comme un l ment flexible lors de sa coupe la composante Fx aura pour effet de faire osciller la branche et la composante Fy fera travailler celle ci longitudinalement soit en traction soit en compression Nous savons d ores et d j que ces composantes seront importantes pour la conception du futur outil Il parait clair que dans le cas o la branche n est pas maintenue durant la coupe Fx devra tre minimis e au profit de Fy Comme nous l avons vu la principale difficult de cet usinage r side dans le fait de couper un l ment flexible qui risque de se plier devant l effort de l outil Sur la Figure 98 nous nous apercevons que nous avons tout 114 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe int r t favoriser la composante Fy qui rigidifierait la branche par traction et limiter la composante Fx qui aurait tendance repousser la branche en d but d usinage et la ramener vers lui en fin 4 5 3 Cas particulier de la coupe en avalant Nous nous sommes pos s la question du mode de coupe que nous devions utiliser pour l outil de laboratoire Le mode de coupe en avalant a t cart
133. e L angle de coupe des couteaux de l outil 25 40 55 5 1 2 4 Nombre d essais Nous avons choisi d effectuer l int gralit des essais et de ne pas avoir recours un plan d exp rience car nous ne connaissions pas de fa on certaine quels taient les param tres les plus influents sur la qualit des plaquettes ni leur degr d influence En effet une fois la machine r gl e les essais se font assez rapidement environ deux heures pour un essai complet de trois branches et sans co t particulier la branche uniquement Nous avons donc effectu 3 3 3 27 essais essais amenage rotation angles N essais tr min couteaux km h AO 6 0 25 1 1 5 0 5 1 1 5 1 1 5 0 5 1 0 5 1 1 5 0 5 1 1 5 0 5 1 1 5 i 1 5 0 5 1 1 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 Figure 111 tableau r capitulatif des essais 124 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 5 2 Mat riels et m thodes 5 2 1 Description du banc d essais de laboratoire Le banc d essais a t mont dans l enceinte de l ENSTIB sur du mat riel d essais existant Le pr c dent chercheur travailler sur ce banc fut J BOUCHER 49 dans le cadre de sa th se sur la coupe rotative du bois Nous avons donc repris et adapt le banc d essais existant afin de pouvoir tudier la coupe rotative de branches par un outil d lagage de laboratoire
134. e broyage des branches en laboratoire pendant l usinage cela nous montre que parfois les branches ne s usinent pas toujours comme l on a pr vu La granulom trie avec une vitesse d avance plus lev e offre une tendance nettement plus homog ne la part de plaquettes de taille moyenne tant importante Nous sommes en face d une r partition gaussienne 45 0 40 0 35 0 30 0 25 0 B800tr min 1 5 km h B 800tr min 0 5 km h 20 0 en masse 15 0 10 0 5 0 0 0 gt 50mm 25 lt x lt 50mm 10 lt x lt 25mm 5 lt x lt 10mm 5 lt x lt 1 7mm x lt 1 7mm Figure 126 Comparaison granulom trique de deux usinages identiques avec deux vitesses d avance diff rentes 5 3 2 3 Influence de l angle de coupe Le dernier test pratiqu sur la granulom trie est l influence de l angle de coupe des couteaux deux essais de coupe ont t compar s 800tr min 6 couteaux 1 5km h mais avec deux angles de coupe diff rents 25 et 55 50 0 E 800tr min 55 1 5km h 45 0 E 800tr min 25 1 5km h 40 0 35 0 30 0 25 0 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 gt 50mm 50 lt x lt 25mm 25 lt x lt 10mm 10 lt x lt 5mm 5 lt x lt 1 mm lt 1 mm Figure 127 R partition granulom trique de deux usinages identiques avec deux angles de coupe diff rents 135 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire La comparaison granulom trique de
135. e ce syst me est la granulom trie du combustible la vis d Archim de ne permet pas de transporter des plaquettes trop grosses La granulom trie des plaquettes de chauffages n est pas encore d finie par une norme fran aise ou europ enne Pour l instant c est une norme autrichienne pays fortement en avance sur ce sujet NORM 7113 qui d termine le protocole mettre en place Le principe est de s parer les particules de bois par taille et d en d terminer la r partition I existe plusieurs techniques m caniques ou optiques Le tamis dont nous disposons au sein du laboratoire est un tamis horizontal vibrant Il est n cessaire de pr lever une quantit respectable de plaquette 3 4 kg et de les passer travers les diff rentes grilles A partir de l on p se chaque proportion de plaquettes que l on met en relation avec la masse totale de l chantillon Ainsi on conna t le pourcentage de plaquettes dont la taille est comprise entre deux tamis Combustible analyser EM Grille de 30 30mm Grille de 12 12mm 4 Grille de 6 6mm 1 Grille de 2 2mm Grille de 1 1mm ANN Systeme de vibration Figure 34 Sch ma de principe de la mesure granulom trique par tamis horizontal vibrant Il est important pour le bon fonctionnement des chaudi res qu une forte proportion de plaquettes ait la m me taille Le cahier des charges des chaudi res donne les conditions suivantes les refus du tamis lar
136. e d approvisionnement en combustible fiable Le combustible est alors vendu en plus faible quantit vente au d tail sacs de SOL par exemple et donc son prix est plus lev jusqu 50 prix constat Les petites plaquettes tant un excellent combustible peuvent tre utilis es dans toutes chaudi res plaquettes bien entendu et ce quelque soit la puissance A cause de leur prix moins lev les grosses plaquettes sont pr f r es pour les grosses installations l inverse les chaudi res de faibles puissances lt 200 kW n acceptent que des petites plaquettes 233 Annexes 234 Annexe 6 ESSAIS PRELIMINAIRES D OBSERVATIONS 235 Annexes 236 Annexes Apr s avoir fait l inventaire des outils de coupe de la fili re bois l entreprise a voulu tester les outils de l inventaire pr sents sur le site de l ENSTIB C est pourquoi plusieurs essais pr liminaires ont t men s Dans ces essais nous retrouvons trois type d outils la scie ruban pour la coupe simple l outil h lico dal et l outil enturer pour la coupe et le broyage 6 1 Scie ruban Parmi les outils s lectionn s dans l inventaire des outils de coupe on trouve la scie ruban La scie ruban est couramment utilis e dans la premi re transformation de l industrie du bois dans les scieries et dans la deuxi me dans la menuiserie par exemple Cette machine n a encore jamais t utilis e da
137. e de insert sur le corps _ d outil CHC M12 Ph Effort de coupe sur les 50mm de largeur de coupe 3200N Appui plan sur le corps d outil Poids propre de Force centrifuge l ensemble 1500 tr min a Figure 146 Chargement du syst me lors de la coupe d une branche Une fois le calcul effectu nous obtenons les r sultats suivants von Mises Minm MPa 4 000e 002 3 667 e 002 3 333e 002 3 000e 002 2 667e 002 2 333e 002 Flexion trois points du couteau 2 000e 002 N Zone fragile de torsion 1 667e 002 1 533e 002 1 000e 002 6 667e 001 3 333e 001 0 000e 000 Figure 147 Contraintes r sultantes dans l ensemble couteautinsert vis La limite lastique de l acier que nous utilisons pour la fabrication des inserts et des couteaux se situe aux alentours de 400Mpa Nous nous apercevons que l ensemble tient la vitesse de rotation et a l usinage par le calcul statique On distingue n anmoins une zone plus sollicit e sur le syst me qui est a surveiller Pour le corps d outil nous nous servons de la fonctionnalit de COSMOS qui peut nous fournir la r action d une surface la sollicitation choisie Nous obtenons donc la r sultante la surface de contact de l insert avec le corps d outil 2450N 152 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Figure 148 Repr sentation de la force r sultante appliquer sur le cor
138. e du bois th se de doctorat Universit Henri Poincar Nancy 1 Epinal 2007 50 FISCHER R Wood cutting simulation A program to experiment without machine IWMS 14 ENSTIB 12 19 September 1999 553 562p 51 McKENZIE W Towards a model predicting cutting forces and surface quality in routing layered boards J Wood Sci technol 35 6 2001 563 569 52 EYMA F Caract risation des efforts de coupe de diff rentes essences de bois l aide de leurs param tres m caniques th se de doctorat en sciences du bois UHP Nancy 1 Epinal 2002 53 BOUCHER J MEAUSOONE PJ MARTIN P Influence of the moisture content on chips formation in wood milling process 90 0 Proceedings of the 16th international wood machining seminar IWMS 16 2003 Faculty of Sciences and Engineering Shimane University Matsue Japan 14 30 august 2003 430 438 54 DUONG L SAINON R Travail m canique du bois Techniques de l ing nieur 55 STEWART H A LEHMANN W F Cross grain cutting with segmented helical cutters produces good surfaces and flakes Forest Products Journal 24 9 104 106 1974 56 JONES C W Cutterheads and knives for machining wood Seattle WA 138 p 1994 57 LAURIER J P Comment d chiqueter des petits bois pour l nergie AFOCEL Fichier N 544 1997 6 p 58 ABDALLAH R AUCHET S D termination des param tres de coupe influents sur la qualit des plaquettes foresti res S minaire RP2E Janvier 2009 59 BUCHANAN J
139. e fil effectuent une coupe franche mais sur des diam tres faibles surtout les fils les couteaux sont dangereux cause des projections Largeur de coupe 5 mm Il est galement possible de monter une lame ressort brevet 81 08834 ou un lame chaine 86 17170 Total 24 220 Annexes 4 3 Inventaire des outils divers Jet d eau haute pression Description particularit s Il s agit d utiliser la pression d un fluide g n ralement de l eau ou de l air avec ou sans adjonction d abrasif pour couper les branches Mouvement Lin aire Alternatif Mode de coupe A Vitesse de coupe jusqu 5 m s Avance par dent X mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Fluide eau air Abrasif sable Utilisations connues Le jet d eau s utilise dans beaucoup de domaine comme la d coupe de produits alimentaires de polym res et depuis peu de bois Fournisseurs connus Le CRITT Jet d eau Bar le duc Sir INoest EC _Observations Prix Technologies de p de pointe Disponibilit Relativement implant Facilit d adaptation Facile transporter Capacit s de coupe Non encore d termin e Usure Pas d outil juste une buse en diamant S curit La pression du liquide est rapidement perdue Qualit de coupe Si a coupe a doit bien le faire Facilit d utilisation sur chantier Non encore d termin e Observations La technologie jet d eau est une technologie qui commence bien fonctionner dans de nombreux
140. e n cessaire en particulier pour les d chets verts voir les d chets fermentescibles e Eventuellement une m thanisation transformation biologique en milieu ana robie qui permet dans certaines conditions d assurer la stabilisation et parfois l hygi nisation de la mati re organique fermentescible e Un m lange avec un agent structurant copeaux de bois sciure dans la plupart des cas pour obtenir la structure ad quate D chets frais Aspersion d eau Aire de m lange Aire de fermentation Compost Compost Bassin de r tention Aire de criblage et de stockage Aire de maturation Figure 10 synoptique du compostage lent lair libre Il existe de nombreuses techniques de compostage 140 brevets l chelle europ enne On peut cependant les regrouper en fonction des crit res suivants e Le type de syst me ouvert ou clos e Le mode d a ration e Le type de structure du lot de fermentation 182 Annexes Figure 11 Compost arriv maturit En France l utilisation des composts se fait aujourd hui dans divers cadres r glementaires que sont l homologation la normalisation et le plan d pandage Les principales voies d utilisation des produits compost s sont e L utilisation en agriculture grandes cultures cultures l gumi res et fruiti res e L utilisation en horticulture ou en jardin amateur en entrant de fa on minoritaire dans la formulation de certains supports de culture terrea
141. e soutien d amis gui mont apport le soutien scientifique philosophique et logistique dont javais besoin au moment ou jen avais besoin Guillaume Claude Rami Famille GAUVENT et LAUFFER et les autres recevez ici expression de ma gratitude Mes pens es les plus sinc res vont vers la personne gui mapporte chaque jour l envie d accomplir des choses la volont d avancer toujours plus vite et plus loin et surtout la joie de fonder une famille Cette derni re ligne est pour ceux que jai oubli ils ont galement mes sinceres remerciements SOMMAIRE CHAPITRE 1 INTRODUCTION wicscicseccasccsscsavecesseavecseinavecsninevsnescecvssewceavsrevcsavenewsesved 11 1 1 Le contexte environnemental de l tude gestion des d chets 13 ke kepnrenana LOIRA E siri ne en nn ee 15 1 2 1 Le Laboratoire d Etude et de Recherches sur la Mat riau Bois 15 1 2 2 L entreprise NOREMAT cccccssssececccesssececccaeseeeeeeseeceeeeseaececeseaaeeeesesaaeeeessssageeeeesaageeess 16 1 2 3 Un partenariat de fort potentiel ss 18 1 3 La probl matique de l tude 18 1 3 1 Les attentes de l entreprise NOREMAT 18 1 32 ForganiSaiornde l tude nn dre Goom die don att 19 1 33 L organisation d Memore SR A din tan ain no 19 1 4 Un m tier nouveau l accoroutage ceecccceececceeceeceeeeeseeeesseeeesseeeesseeesaaees 21 14 C ONSId rAlOnNS General Sisena NRA 21 1 4 2 Le march fran ais du fauchage d broussaillage
142. efforts mais le d collement des fibres est accentu et l ar te devient friable On note aussi dans ce cas une baisse de la qualit d tat de surface XN L angle de d pouille est pratiquement constant suivant les usinages de 2 8 constat g n ralement s 1l est trop faible l ar te frotte contre le bois usin et s chauffe s il est trop important l ar te se fragilise L angle de taillant conditionne la r sistance m canique de la dent l usinage et la p n tration de l ar te dans le bois En fonction des propri t s m caniques du mat riau constituant l ar te et des efforts de coupe mis en jeu on choisira un angle de taillant plus grand pour plus de r sistance Dans le cas de l usinage de branches nous pouvons choisir un angle un peu plus faible que la moyenne afin de faciliter la p n tration de ar te de coupe dans la branche 3 1 4 Qualit d etat de surface Nous l avons vu pr c demment les param tres d outillage et de coupe influencent la qualit d tat de surface de la pi ce usin e Implicitement le terme qualit doit obligatoirement d finir un r f rentiel de qualit d ordinaire une pi ce est dite de qualit si elle satisfait un besoin client Pour le 71 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois rabotage par exemple une surface rabot e poss dera une qualit suffisante si elle est en accord avec
143. en En Mt mime a tie mt dt 128 5 3 Observations et r sultats exp rimentaux cccccceeceeeeeeeeseeesaeeeeseeeeseeeeeeas 130 5 3 1 Capacit de coupe vitesse de rotation 131 5 3 2 Observations granulom triques sise 133 5 3 3 R sultats de mesures de puissances 137 5 3 4 R sultats d observations de coupe ss 140 53 0 ODSTVAIIONS GIVENSCS dues Lien intente its ete 142 D GOMCINGIONNS anaa en de et D ne 143 5 4 1 Validation du principe de fonctionnement 143 5 4 2 Principes de coupe retenus ssiiiirreeeereerrreeereeeeneesseeennee 143 CHAPITRE 6 VALIDATION DU CONCEPT DE COUPE PAR PROTOTYPAGE INDUSTRIEL ET ESSAIS sirceta aeaa aA RENAA 145 6 1 Pr sentation du prototype 147 Sed fe Cahier d s charge Soei a e en dite iii nt 147 6 1 2 Pr sentation Generale cccccccsssssscceeccceeeeeseeeceeeeesseseeeeeeeesseeeuseeeeeeeessseaaseeeeeeeessasaaeeeseess 149 02 Etude 1 6121012 LE LEP snipe Ee E eA Ee EEEE 151 DS ESSAIS CR CODEN E at sn tee ct eu 154 6 3 1 Montage et fonctionnement de l outil 154 0 93 2 Essa S el TES ial se Men E 155 CHAPITRE 7 CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES 165 7 1 Bilan pour l entreprise cccccceecccseecseeceececeeecauecececseeseuseeeeesseeseuseneeenseesees 167 7 2 Blam SCICMIMGUGC ses ann einen iso en in 168 7 9 PErSD CIIVES de WaVGUX noiiire E E none 169 CHAPITRE 8 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUEG cccccseeseeeeseeeeeeeeeseees
144. ent un produit de l histoire des haies La phase de construction n est pas universelle a une p riode donn e la cr ation des haies bocag res s est au contraire chelonn e au cours de l histoire voire de la pr histoire MEYNIER 20 Au cours de l histoire le bocage a vu son r le volu passant de la d limitation des propri t s des tribus des barri res de d fense en temps de guerre chez les romains Au Moyen age les haies commencent tre utilis e en tant que drainant pour les eaux afin de lutter contre la s cheresse C est galement cette poque que l on plante et entretient les premiers alignements Le d veloppement de l levage mettre en relation avec la consommation accrue de viandes dans les villes et le d veloppement de la production laiti re au cours du XIV et du XV si cle favorise la mise en place de r elles structures bocag res Au XVIII et XIX si cle on observe une densification des r seaux bocagers due aux importants partages des terres qui s operent et globalement le mouvement de plantations se poursuit jusqu a la seconde guerre mondiale Les changements les plus r cents sont intervenus avec l intensification et la modernisation de l agriculture La m canisation des cultures n cessitait des surfaces agricoles plus grandes De cette mani re au XX si cle 600 000km de haies ont t d truits entre la fin des ann es soixante et les ann es quatre vingt soit la mo
145. entiel d entretien de haie important et ceux qui poss dent moins de bocages entretenir Nous nous apercevons d ors et d j de la disparit qu il peut exister entre les d partements fran ais La diff rence du taux de haies entre deux d partements peut atteindre un coefficient 7 On retrouve toujours une dominance des r gions du nord ouest centre et centre est de la France 2 2 5 Volume de biomasse valorisable Selon Philippe POINTEREAU de l association SOLAGRO POINTEREAU 25 les haies fran aises poussent en moyenne de 4 m km an Ce qui signifie qu une haie de un kilom tre entretenue chaque ann e produira 4 m de bois brut soit 8 m apparents de plaquettes MAP en plaquettes broy es Ce chiffre se v rifie galement chez d autres auteurs comme BAUDRY 19 et CINOTTI 26 Ce chiffre ne repr sente bien sur qu une moyenne et n est s rement pas valable pour la plupart des haies mais permet d obtenir une estimation Ces 8 MAP quivalent 704 m de gaz naturel et 800L 0 68 TEP 45 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie de fioul domestique 8000 kWh Ces quivalences nerg tiques nous sont donn es par CHANNIWALA et al 27 En se basant sur ce chiffre le volume de biomasse valorisable s l ve 7 2 millions de m par an soit environ 0 65 MTEP Millions de Tonne Equivalent P trole A titre de comparaison la France consomme environ 10 MTEP de b
146. entretenues par des entreprises priv es ou non conc d es appartenant a Etat elles sont entretenues par la DDE e Les routes nationales qui sont entretenues par l Etat DDE e Les routes d partementales a la charge du conseil g n ral e Les routes communales a la charge de la commune En termes de co ts l entretien de l ensemble de ces voies de communications repr sente une enveloppe annuelle de 176 millions d euros source NOREMAT 7 Figure 10 F Curage de foss s Fauchageet i d b roussaillage f 73 millions des foss s et talus d Euros Fauchage de banquettes Figure 10 R partition du budget de l entretien des voies de communications fran aises 2006 Sur le plan europ en depuis les ann es 1980 la France est le pays qui consacre le budget le plus important cet entretien Le montant d un tel budget est d pendant de deux facteurs tout d abord la volont politique d assurer correctement l entretien et donc d allouer un budget correct pour cela ensuite paysage de bords de route important Si nous prenons le cas de la Grande Bretagne qui poss de un r seau bocagers important les deux conditions ne sont pas r unies car les budgets d entretien ont t fortement diminu s dans les ann es 70 80 Pour les Allemands le probl me est diff rent tout d abord le r seau est moins important ensuite les talus sont plus petits et pour finir le r le des foss s est assur
147. eprise dans ce but 3 1 Masse volumique apparente La masse volumique apparente est comme son nom l indique le rapport entre la masse apparente de bois et le volume apparent de cette masse La norme fran aise NF B51 005 source AFNOR donne les d tails de ce calcul on distingue la masse volumique apparente Anhydre 0 d humidit qui d pend uniquement du mat riau mesur et la M V A Humide qui d pend galement de l humidit Pour les plaquettes foresti res la masse volumique est toujours humide et l humidit doit tre My My VH 7 V H pr cis e e my est la masse en kilogrammes de l chantillon l humidit H e Vy est le volume en m tre cube de l chantillon l humidit H La masse volumique apparente des combustibles livr e sur les sites de chauffage tourne aux alentours de 300 kg m moyenne constat e entre les valeurs tablies et les valeurs mesur es sur site 3 2 Degre d humidite et energie contenue L humidit joue un r le d terminant dans la caract risation des plaquettes plus le produit est sec plus le pouvoir calorifique inf rieur PCI est lev Figure 30 Le PCI est l nergie r sultant de la combustion de la plaquette en tenant compte de l essence et de I humidit du combustible 20000 00 18000 00 PCI h feuillus kJ kg m PCI h r sineux kJ kg 16000 00 14000 00 12000 00 PCI kJ kg
148. er le principe de coupe de branche avec ce type de configuration et de trouver les meilleurs param tres de coupe pour une bonne coupe des branches et une bonne formation de plaquettes Le r sultat est des plus concluants l outil est capable sous certaines conditions de couper correctement une branche et de la transformer en plaquettes de chauffage de dimensions correctes Nous nous sommes galement aper u que cette transformation pouvait s effectuer des vitesses relativement faibles aux alentours de 1000 tr min et en utilisant des puissances raisonnables 1000W en moyenne Gr ce un choix judicieux de l angle de coupe 55 de la vitesse de rotation 800 1200tr min de la vitesse d avance 1 1 5km h une majorit de copeaux de type I de forte paisseur est form e alliant le ph nom ne de tranchage a celui de fendage 5 4 2 Principes de coupe retenus 5 4 2 1 Passage de dents Parmi les pr c dents r sultats il est apparu que la fr quence de passage de dents devait tre comprise entre 60 et 80 passages par seconde Le passage de dent par seconde permet de r unir deux param tres que sont le nombre de dents et la vitesse de rotation En effet c est la fr quence de passage de dent qui va conditionner l paisseur et donc la longueur de la plaquette form e Ce passage de dents correspond des vitesses de rotation comprises entre 1000 et 1200tr min 143 Essais de coupe et de broyage des branches en laborat
149. ertains de ces sujets Il a tout d abord t question de mieux cerner le march de l entretien des haies fran aises L organisation du bocage fran ais et son valuation marketing ont permis la justification la fois technique et financi re de la probl matique Apr s cette approche globale une tude plus pr cise sur les caract ristiques propres des haies a t mise en place Nous connaissons d sormais mieux le produit que nous devons couper la haie et le produit que nous devons obtenir la plaquette de chauffage Le chapitre 3 est consacr l tat de l art des proc d s qui permettrons de la faire la fabrication de copeaux et de plaquettes dans l int gralit de l industrie du bois Deux grands domaines seront abord s la formation du copeau en coupe rotative avec la pr sentation de la multitude de param tres influen ant ce proc d ainsi que la pr sentation de machines sp cialis es dans la fabrication de plaquettes de chauffage C est la compr hension des diff rents ph nom nes intervenant lors de la formation de ce copeau afin de produire des plaquettes de chauffage qui nous fera avancer vers la conception de l outil de coupe Vient ensuite l tape de r elle conception de l outil avec le chapitre 4 Avant toute chose un tat de l art des m thodologies de conception a permis de choisir celle qui nous a apport la r ponse au concept recherch Comme toute d marche de conception un cah
150. es pour la production de fines La Figure 43 montre une r partition granulom trique id ale pour des plaquettes de chaudi res de faibles puissances cette mesure est effectu e sur des plaquettes VAXELAIRE producteur vosgien de plaquettes foresti res Dans cette granulom trie nous sommes bien en pr sence de particules calibr es entre Imm et 1cm pour plus de 80 avec relativement peu de grosses plaquettes sup rieures 2cm ni de fines 20 0 4 09 Courbe Gaussienne quilibr e 30 0 20 0 Peude 100 particules 0 0 NE gt 2x2em 1xtcom 0 5x0 5 0 2x0 2 0 1x0 1 lt 0 1x0 1 Figure 43 A gauche exemple d une granulom trie correcte de petites plaquettes et droite photographie de plaquettes de chauffages correctement calibr es pour le chauffage Si l on rapproche ces donn es des branches de haies de bords de route on s aper oit de plusieurs choses la premi re est que la granulom trie sera ais e dans deux directions radiale et tangentielle diam tre rarement sup rieur 5cm mais moins dans le sens longitudinal L id e est donc de former les plaquettes d avantage dans l axe de la branche plut t que dans son diam tre La deuxi me concerne le taux de cendres qui risque d tre plus lev que la moyenne En effet dans le cas de l lagage des haies de bords de routes les branches de plus faible diam tre que les troncs poss dent davantage d
151. et F l effort de coupe par cm de largeur de coupe Cette formule a t tablie pour du h tre 12 d humidit avec un outil us 50 et un angle d attaque de 30 Dans le cas d une branche de 5cm de diam tre l effort de coupe s l vera 3200N suppl mentaires Il s agit d une limite haute car le h tre est une essence dense humidit sera nettement plus importante et l angle d attaque sera plus important Ces facteurs diminueront d autant l effort de coupe total C est donc en positionnant les efforts de coupe et de rotation que nous avons effectu les calculs sous l ments finis qui suivent Ces calculs ont t effectu s sous le logiciel COSMOS Nous avons repris les dessins en CAO nous en avons appliqu des conditions aux limites et les forces Figure 94 nous avons maill l ensemble et observ les r sultats 111 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe Manchon et arbre moteur encastr s Poids propre de l ensemble Force centrifuge 3000tr min Effort de coupe 3200N Figure 94 A gauche chargement du syst me lors de la coupe d une branche de 5 cm et droite maillage du syst me Les calculs tant faits nous observons les zones o des concentrations de contraintes apparaissent ces concentrations sont d crites Figure 95 et plus en d tail Figure 96 Zones contraintes localement par l action centrifuge des couteaux Limite lasti
152. euillage l objectif est de s parer par un quelconque moyen les deux mat riaux Le syst me de tri stockera les d chets bois et vacuera les d chets verts en for t La zone de stockage sera adapt e un d chargement soit en camion soit en tas 4 2 4 4 Synth se des fonctions L ordre dans lequel s effectuent les fonctions principales n est pas primordial partir du moment o elles sont remplies Les fonctions contraintes peuvent se d cliner de cette mani re e Contraintes fonctionnelles e Contraintes techniques e Contraintes environnementales e Contraintes en moyens humains et techniques e Contraintes r glementaires et l gales Les fonctions contraintes r pondent a la question suivante quelles sont les contraintes auxquelles l objet doit satisfaire Pour chaque position d utilisation il s agit de d finir les contraintes impos es au produit par son milieu ext rieur d utilisation 102 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe Le tableau suivant montre un r capitulatif non exhaustif des fonctions principales FP et des fonctions contraintes FC de l co lagueur FPCOUPER FPBROYER FC1 Respecter la cin matique de coupe FC2 Pr server l aspect cologique et la s curit des usagers de la route FC3 Calibrer les produits de broyage FC4 Respecter les contraintes conomiques et logistiques FC5 Transporter des produits FPRECUP Tra
153. faisant certaines branches sont clat es Figure 164 L aspiration pr sente galement quelques d fauts de longues tiges se forment lors de la coupe et viennent se coincer au niveau du palier creux et du coude r duisant fortement l aspiration Figure 165 De ce fait les copeaux ne sont pas aspir s en temps r el s accumulent dans le rotor celui ci vibre et les projections augmentent Les projections renvoient les copeaux dans la haie et le taux de r cup ration est faible Figure 166 Figure 164 Photo d une partie de la haie particuli rement mal coup e 163 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Figure 166 Plaquettes tomb es au pied de la haie pendant la coupe et quantit de plaquettes obtenue dans la benne apr s environ un kilom tre d entretien Pour conclure sur ces essais l outil remplit les trois fonctions principales de la fa on suivante e Fonction COUPER toutes les branches sont coup es m mes avec une prise de passe d passant un m tre Pour les essences arbustives l tat de surface des branches n est encore pas satisfaisant e Fonction BROYER Les branches sont effectivement r duites en volume par broyage mais la qualit des plaquettes obtenues est encore fortement d pendante de l essence coup e Pour les essences arbustives la proportion de grandes tiges et donc de bourrage dans l outil reste trop importante e Fonction RECUPERER 30 co
154. fficient Kh est alors cr sur la base d un usinage de h tre a 12 d humidit sur sec avec une paisseur moyenne de copeau de 0 2mm paragraphe 3 1 8 2 0 10 20 30 AQ 50 Hi 60 Figure 62 Influence de l humidit du bois sur l effort de coupe tangentiel H tre Em 0 2mm KIVIMAA 40 78 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Pour avoir effectu des mesures sur des branches de haies vosgiennes en septembre 2007 l humidit relev e tournait autour de 50 60 sur sec On note que dans cette zone le coefficient Kh est stable aux environs de 0 65 3 1 8 Param tres d usinage facteurs li s la coupe 3 1 8 1 La vitesse de coupe A conditions quivalentes la vitesse de coupe n a que peu d influence sur l effort de coupe lors de l usinage Cependant pour chaque mat riau usiner la vitesse de coupe conditionne la p n tration de l ar te de coupe dans le mat riau pour la formation du copeau Pour un diam tre de coupe D m une vitesse de rotation de l outil N tr min la vitesse de coupe en m s est donn par l expression 2 DEN 60 C 3 1 8 2 Epaisseur du copeau L paisseur moyenne de copeau est un facteur important du point de vue de la qualification de l usinage La plupart des diff rents param tres de conditions de coupe interviennent lors de la formation du copeau et l paisseur du copeau permet de la quantifier Vf est la vitesse d avance
155. galement un ph nom ne important l utilisation d un angle de coupe important favorisant le d tachage de copeau de grosse taille provoque le deuxi me mode de formation des plaquettes en d chiquetage le fendage paragraphe 3 2 1 3 Ce mode de formation n appara t que lors de l utilisation de l angle de coupe de 55 et ce ph nom ne montre que nous sommes dans les m mes conditions de formation des plaquettes qu un canter ou un broyeur tout d abord une action de l ar te de coupe sur la mati re puis une fissuration et une s paration des plaquettes d pendante de la coh sion du bois 136 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire Couteau Corps d outil Plaquettes produites Zones de fendade cisaillement parall le au fibre Figure 129 photos repr sentant la formation de plaquettes par fendage effectu 400tr min angle de coupe de 55 avance 1 5km h 5 3 2 4 Conclusion des mesures granulom triques Gr ce la mesure granulom trique nous avons pu voir que l usinage g n r par l outil de laboratoire se comportait sous l influence des m mes param tres de coupe que dans l usinage bois traditionnel En effet l angle de coupe conditionne la p n tration de l ar te de coupe de l outil dans la branche et donc la formation de la plaquette un angle important 55 favorisera un effort de traction dans la branche et donc sa tenue face la coupe et galement
156. ge de mati re ligneuse Cette analyse a permis la compr hension des ph nom nes de coupe et ainsi la bonne conception du futur outil Cette partie traite donc de g n ralit s sur la coupe du mat riau bois et des syst mes de production de plaquettes que sont les broyeurs forestiers et les canters de scierie En effet ces syst mes de coupe poss dent de nombreuses caract ristiques favorisant la fabrication de plaquettes Lors de l tude de nombreux syst mes de coupe broyage ont t envisag s annexe 6 mais seuls ces deux la seront trait s dans ce chapitre paragraphe 1 5 4 3 1 La fabrication de copeaux traditionnels 3 1 1 G n ralit s scientifiques propos de l usinage du mat riau bois La coupe du bois est un processus complexe qui met en uvre de nombreux facteurs modifiant celui ci L essence utilis e les efforts de coupe l outillage les tats de surface les vitesses d amenage et de rotation les effets thermiques et lectrochimiques l humidit sont autant de param tres qui agissent sur la coupe du bois C est l analyse de ces diff rents facteurs et leurs influences qui permet de mieux comprendre les processus d usinage La coupe se caract rise par un mouvement relatif de l outil par rapport la pi ce La pi ce peut tre fixe poss der un mouvement d avance ou un mouvement de rotation tournage d roulage MARTIN 38 Dans notre cas la branche est fix e au tronc sa base
157. ge r gl sur une ouverture de 16 mm et les particules qui passent travers le tamis moyen r gl sur une ouverture de 2 mm ne doivent pas d passer la proportion de 20 de la masse totale du bois Les 212 r i 2 l ments surdimensionn s doivent avoir une surface maximale de 3 cm et une longueur maximale de 205 Annexes 5 cm Les dimensions id ales qu il serait pr f rable de produire avec la machine concevoir sont les suivantes Figure 35 Figure 35 Dimensions id ales d une plaquette pour chaudi re de particulier HARGASSNER C est souvent le mode d alimentation en bois des chaudi res qui d termine la granulom trie n cessaire des plaquettes Toutes plaquettes qui ne rentreraient pas dans ce domaine de granulom trie tel que les queues de d chiquetage par ex pourraient entra ner un mauvais fonctionnement de l alimentation et de la combustion Si les utilisateurs de la machine concevoir souhaitent vendre les plaquettes qu elle produit celle c1 doit pouvoir produire un combustible bien calibr 3 6 Pourcentage de fines particules Le pourcentage de fines particules repr sente la part des particules en masse dont la granulom trie est inf rieure Imm Autrement dit toute particule passant au travers du tamis de 1 1mm est consid r e comme une fine Elle ne doit pas tre trop importante car les fines s envolent avec les fum es et br lent mal En g n ral on demande q
158. gistique est bon march car elle comporte un minimum de manutention de transport et ne pr voit pas de zone de stockage L inconv nient est que les plaquettes sont livr es humides plus de 50 d humidit sur brut 190 Annexes 1 Abattage 2 D chiquetage sur coupe 4 Transport et livraison avec une automotrice quip de bord de route de la chauftene d une benne l vatrice Figure 18 Production de plaquettes en for t et flux direct e Le bois est transform en plaquettes sur le bord de la route et transport chez l utilisateur 3 Stockage et s chage 4 D chiquetage bord de route ar ER 1 Abatlage 2 D bardage des r manents n bord de route 5 Transport et lvraison ala chaufferie Figure 19 Production de plaquettes sur bord de route et flux direct Cette logistique comme la pr c dente ne pr voit pas en dehors du bord de route de zone de stockage interm diaire Ici les plaquettes livr es sont toujours humides m me si le bois peut avoir le temps de ressuyer sur le bord de la route 2 2 2 Les logistiques avec rupture de charge indirect Dans ce cas l une zone de stockage interm diaire est pr vue afin de faire s cher les plaquettes foresti res Les plaquettes sont fabriqu es soit en for t l entrep t interm diaire 2 D bardage par porteur et d busqueur en 3 Transport par grumier 1 Abattage des perches EE lt
159. gnier est en moyenne de 70 cm de long pour un diam tre de 10mm L auteur a galement tudi l influence des outils d lagage sur la croissance des rejets l utilisation de la tron onneuse pour l entretien r duit le nombre et la croissance en diam tre et en longueur des rejets au bout d un an comparaison effectu e par rapport la hache Ces r sultats sont applicables notre tude sur plusieurs points les rejets sur souche ont un comportement de croissance similaire ceux des rejets sur branches De plus le ch taignier est une essence poss dant de nombreux points communs avec deux essences pr sentes de mani re importante dans le bocage fran ais le Ch ne et le Fr ne cf Figure 31 Si nous devions synth tiser le travail effectu sur le qualitatif des haies fran aises plusieurs id es reviennent la litt rature est tr s vague sur le sujet pour une raison simple c est que la m thode globale n existe pas C est pourquoi nous avons d en appliquer une nouvelle propre notre recherche Cette m thode inspir e d autres et aid e par l IFN nous a permis de mieux conna tre le bocage fran ais en terme de lin aire r partition volume valorisable essences et croissance 50 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie 2 3 4 Situation juridique des haies et de ses d chets Le statut foncier de la haie est aujourd hui un facteur essentiel de diff renciation
160. herch es n ont peu d importante ainsi que la granulom trie et l humidit par contre la r gularit et l homog n it des copeaux sont importantes L absorbant industriel comme pour la liti re animale n cessite des propri t s absorbantes du bois en effet de fines particules entre 0 5 et 2mm s ches entre 10 et15 peuvent avoir une capacit d absorption de 400 Tonnage entre 8 000 et 10 000 tonnes par an Nous nous sommes rendu compte de plusieurs choses dans ce rapport certes les d chets g n r s par l entretien des routes et des paysages ne poss dent que peu de valeurs marchandes mais les valorisations existent et cette faible valeur devient alors un atout pour le contexte conomique actuel Certaines valorisations paraissent plus envisageables que d autres mais les possibilit s sont normes lorsque l on sait qu il y aurait non loin de 4 millions de tonnes de produits connexes bois issus des haies en France Le bois nergie avec le compostage et le paillage sont les fili res de revalorisation des d chets de bords de route les plus prometteuses sur un avenir proche Ce sont elles qui acceptent le mieux ce type de produits ne n cessitant pas de trop lourdes transformations et acceptant des volumes importants Selon l ADEME ce sont plus de 93 des produits connexes bois qui sont valoris s a l chelle nationale Parmi les 7 qui reste on retrouve et il ne sont pas les seuls les d chets iss
161. i e tant sur son mode d exploitation que sur les essences disponibles De cette mani re 1l a t facile de trouver le type de morphologie des arbres pr sents sur les bords des routes et le Fr ne Fraxinus L n cessaire nos essais En bordure de chemin forestier nous avons s lectionn les Fr nes poss dant des branches les plus perpendiculaires possible au tronc pour l adaptation au banc d essais puis nous les avons pr lev es Il va de soi que la rectitude des branches a t recherch e Nous avons choisi de couper trois branches pour chacun des essais en laboratoire Malheureusement ces trois branches ne proviennent pas n cessairement du m me arbre Figure 110 A gauche type d arbres recherch s pour les essais 19 et droite exemple d un arbre pr sentant de bonnes dispositions 123 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 5 1 2 3 Param tres de coupe choisis Nous avons donc fait varier les diff rents param tres de coupe que nous avons cit s pr c demment e Vitesse d amenage 0 5 km h 8 3 m min 1 km h 16 6 m min et 1 5 km h 25m min vitesse couramment utilis e par les machines d lagage de branches e Vitesse de rotation de l outil 400 tr min 8 2 m s de vitesse de coupe 800 tr min 16 3 m s de vitesse de coupe 1200 tr min 24 7 m s de vitesse de coupe nous avons essay de prendre un cart cons quent pour une observation correcte des r sultats
162. i est lib r 11 est projet dans une direction particuli re appel e direction de projection Cette direction suit deux 116 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe tangentes celle du cercle de coupe de l outil et celle de la pi ce en cours d usinage La source de projection est l ensemble des points appartenant au mat riau et l outil au moment o les particules sont ject es notes _ Cercle de coupe Cercle de coupe par les particules aff x A ae ef bn Cd gt F an gt La 2 s d 2 Ls sens d amenage sens d amenage Figure 102 gauche direction de projection lors d un travail en opposition et droite en avalant 75 Partant de ce constat on devine ais ment que cette direction change galement avec le diam tre de l outil diam tre du cercle de coupe et avec la prise de passe tangente de la pi ce en cours d usinage direction prise direction prise outil par les particules par les particules Figure 103 Variation de la direction de projection en fonction du diam tre d outil prise de passe constante direction prise outil direction prise outil par les particules o parles particules Figure 104 Variation de la direction de projection en fonction de la prise de passe diam tre d outil constant 117 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe 4 5 4 4 Positionnement des l ments
163. ible mais cel mais celui du moule lev Disponibilit Disponibilit prix faible en europe Facilit d adaptation Existe d j Capacit s de coupe Coupe efficace Usure Chocs et usures importants S curit D tachement de marteaux Qualit de coupe Tr s m diocre Facilit d utilisation sur chantier Moyen Observations Largeur de coupe faible Efficace mais travail de mauvaise qualit n cessite de la puissance Total 20 219 Annexes Plateau rotatif Description particularit s D j utilis dans le domaine il s agit de fixer sur un plateau rotatif des l ments coupant Mouvement Rotatif Mode de coupe A Vitesse de coupe jusqu 50 m s Avance par dent X mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Couteaux en acier carbure Fils en nylon acier Cha nes en aciers Utilisations connues Coupe de haies et d herbe Fournisseurs connus Kirogn pour la fabrication du lamier SABRE France pour les lames de d brousailleuse et les rotofils Notes 1 5 C Observations Cd Prix Technologies et mat riaux simples Disponibilit Idem Facilit d adaptation Existe d j Capacit s de coupe Diam max des branches 2cm Usure Fil et lame s use vite S curit Les couteaux risquent de partir dans l axe de la route Qualit de coupe Sur de la petite branche tr s bonne Facilit d utilisation sur chantier Pas de pb attention au d part de couteaux Observations Les couteaux comme l
164. icaces des m thodes plus traditionnelles incontournables N anmoins tout comme la plupart des m thodes elle reste r serv e un espace r duit et ne peut en aucun cas nous renseigner sur le territoire m tropolitain fran ais dans son int gralit BAUDRY pr cise n anmoins qu il pourrait tre possible d utiliser cette technique avec d autres donn es satellitaires afin d atteindre l chelle de la r gion 2 2 2 Inventaire Forestier National L Inventaire Forestier National IFN a t cr en 1958 pour mieux conna tre les potentialit s des for ts fran aises Il est charg de l inventaire permanent des ressources foresti res nationales L IFN est devenu tablissement public caract re administratif sous tutelle du ministre charg des for ts en 1994 Les donn es sont recueillies partir de photographies a riennes ainsi que d observations et de mesures sur le terrain Ces informations dendrom triques cologiques et floristiques sont enregistr es dans des bases de donn es et mises la disposition du public Cet inventaire constitue la plus grosse base de donn es sur le bocage fran ais en consultation libre En ce qui concerne les alignements les informations de l IFN comprennent une estimation du lin aire des haies et des alignements une estimation du volume de bois des arbres hors for t du nombre des arbres et parfois de l accroissement biologique annuel ainsi qu une liste des
165. ients NOREMAT une machine poss dant une fonction suppl mentaire la valorisation des d chets issus des haies entretenues En effet pour des soucis de 18 Introduction co t et d encombrement les d chets d entretien des haies de bords de route sont actuellement laiss s dans les talus Toute cette biomasse n est pour le moment pas rentabilis e L id e est donc de proposer une machine innovante aux clients de NOREMAT en justifiant une machine plus innovante par des meilleures caract ristiques et surtout la possibilit de revendre les produits d lagage Il serait alors question de proposer une sorte de pack valorisation au moment de la vente de la machine les conditions de coupe et les accessoires pour transformer les branches et la fili re pour couler ce produit 1 3 2 L organisation de l tude La compr hension et l analyse d un sujet de th se d finissent une tape primordiale et n cessaire tout d but de recherche Le sujet de la th se constitue le fil directeur de la probl matique de recherche et il n est pas rare de le voir voluer au cours des trois ans Dans notre cas nous sommes devant un sujet tout particulier puisqu il s agit d une conception de produit nouveau Une analyse automatique a donc t admise avec un syst me de boite noire l objet concevoir est le syst me et afin de savoir quelles vont en tre les caract ristiques nous devons tudier ce qui y rentre et
166. ier des charges fonctionnel t r dig en prenant en compte l ensemble des contraintes r gissant l usinage Apr s avoir d fini les fonctions principales que devra remplir le produit concevoir une recherche de solution dans les outils de coupe existants t effectu e afin de trouver le concept de l outil Une fois ce concept trouv l outil a t dessin fabriqu et test en CAO puis le prototype de laboratoire est pr sent en deuxi me partie de ce chapitre La fin du chapitre est consacr e une analyse scientifique de la coupe produite par l outil de laboratoire Puis la partie essais en laboratoire chapitre 5 apr s une pr sentation du banc d essais et de ses possibilit s sp cialement con u et adapt pour la coupe de branches en laboratoire nous avons observ le comportement de l outil de laboratoire en rotation vide et en usinage Nous avons fait varier les diff rents param tres afin de v rifier leurs influences sur la coupe sur la qualit des branches et sur celle des produits les plaquettes Toutes ces observations et mesures ont permis de mieux comprendre la fa on de couper de l outil et la r action des branches elles ont servis concevoir un prototype industriel de l outil de coupe chapitre 6 Cet outil ayant pour vocation le montage sur machine NOREMAT et essais sur des haies grandeur r elle a donc t con u en tenant compte des points forts et des points faibles d
167. ilis s Il existe plusieurs syst mes de coupe pour les d chiqueteuses le disque rotatif couteaux radiaux les mono tambours les bi tambours les vis sans fin coniques marteaux Figure 37 De gauche droite Coupe par couteaux par vis sans fin et par mono tambour 5 1 1 Les broyeurs disque Le disque comporte plusieurs couteaux dispos s radialement et des orifices munis de peignes ou clateurs Lors du passage d un couteau au niveau de la branche d chiqueter une tranche est sectionn e sous l effort de compression elle traverse l orifice en se fractionnant sur les clateurs et ensuite ject e dans la goulotte de la machine Les copeaux sont ject s par force centrifuge et par le 229 Annexes courant d air produit par la rotation des pales fix es l arri re du disque Ce dispositif se retrouve en g n ral sur les machines de petites et de moyennes capacit s Cependant de tr s gros mod les en sont aussi quip s et dans ce cas le volant est tr s grand et tr s lourd avec par exemple un diam tre de 170 cm pour une capacit de coupe de 50 cm Ce sont les conditions de coupe qui d terminent la calibration des plaquettes vitesse d avance des rouleaux ameneurs d port des couteaux vitesse de rotation du disque r gulation de cette vitesse Moteur hydraulique d entrainement des rouleaux ameneurs Couteaux au carbure de tungst ne Pates d ejection Rouleau d ali
168. ilit d adaptation II suffit de les tester sur les rotors existants Capacit s de coupe Efficaces sur petits et gros diam tres Usure Usure importante si outil mal dimensionn S curit Idem que les rotors classiques Qualit de coupe Non encore d termin e Facilit d utilisation sur chantier Idem que les rotors classiques Observations Il est possible de r utiliser toutes les techniques connues dans la fili re bois plaquettes rapport es formes h lico dales banc d essais d usure Largeur de coupe faible Les calculs sont pris pour un rotor de 30cm vitesse de rotation de 3000tr min 2 dents 3 km h d avance Total 20 215 Annexes Tron onneuse Description particularit s Reprise de l outil du bucheron Mouvement Lin aire continu Mode de coupe C Vitesse de coupe 15 m s Avance par dent 1 3 mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Utilisations connues La tron onneuse est utilis e dans la d coupe du bois en for t et en scierie de la pierre Fournisseurs connus STIHL MAKITA SABRE France iteres_ Notes SN e __Observationg Prix Tarifs moyens moyens Disponibilit Beaucoup de fabricants de petits guides Facilit d adaptation Existe d j Capacit s de coupe Moyenne n cessit de capter la branche Usure S curit Bonne Qualit de coupe Moyenne vitesse de coupe trop faible Facilit d utilisation sur chantier Observations La tron onneuse apporte de la s curit
169. imites pour l humidit du combustible entre 20 et 30 sur brut source HARGASSNER Pour information les plaquettes lorsqu elles viennent d tre coup es peuvent d passer les 60 sur brut Il faut donc les s cher afin d enlever l eau qu elles contiennent 3 4 Le pouvoir calorifique inf rieur 3 4 1 Pouvoir Calorifique Inf rieur D apr s la norme fran aise M 03 005 le Pouvoir Calorifique Inf rieur PCI est la quantit de chaleur d gag e par la combustion compl te de l unit de masse du combustible l eau demeurant l tat de vapeur et les autres produits de la combustion tant ramen s la temp rature initiale fix e 25 C il est plus directement utilisable dans les conditions normales de combustion Plus simplement le PCI est l nergie r sultant de la combustion de la plaquette en tenant compte de l essence et de l humidit du combustible Le principe de la mesure est de br ler un chantillon de combustible l int rieur d une bombe calorim trique entour d un fluide caloporteur eau en g n ral Lors de la combustion complete de l chantillon la temp rature du fluide augmente A partir de cette augmentation de temp rature en tenant compte des pertes thermiques une quantit d nergie est calcul e A cela vient s ajouter un calcul d humidit qui vient ponctuer le pouvoir calorifique 202 Annexes Enceinte Calorim trique Dispositif de mise
170. imum de la branche pendant la coupe Il a galement fallu pr voir les al as des formes des branches Figure 113 L amenage longitudinal des branches est assur par un plateau mont sur un axe magn tique De cette fa on il est facile de param trer l avance que l on souhaite vitesse acc l ration positionnement cycles Branche Figure 113 Vue d ensemble du syst me d amenage et fixation de la branche sur l amenage 5 2 1 3 Partie r cup ration La r cup ration des plaquettes est primordiale car elle va permettre de caract riser ceux ci en granulom trie Nous avons r alis un capot de r cup ration pour les plaquettes fix derri re l outil de coupe Ce capot transparent Figure 114 a permis plusieurs choses e La visualisation de la coupe par cam ra e La canalisation des copeaux apr s leur fabrication afin de ne pas en taler partout autour de l outil e Un test de mode de r cup ration la lumi re des connaissances acquises pr c demment paragraphe 4 5 4 En effet nous souhaitons valider un mode de r cup ration des copeaux pour le prototype grandeur nature 126 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire Figure 114 Module d aspiration de copeaux 5 2 1 4 Partie mesures Gr ce ce banc d essais nous sommes en mesure de couper des branches tr s variables longueur diam tre des conditions de coupe tr s vari e vitesse d avance v
171. ions utilis es en industrie Ce concept de coupe a t analys avec les outils et les connaissances scientifiques de l usinage du bois Il est d sormais temps de le valider de le tester et de l approfondir par des essais Pour des raisons de co ts et de confidentialit ces essais ont t faits dans des conditions exp rimentales dans les locaux de l ENSTIB 5 1 Objectifs Protocole experimental Cette phase d essais aura pour but de confirmer si oui ou non l outil que nous avons con u est efficace et rentre dans le cahier des charges que nous nous sommes fix s surtout en terme de qualit de coupe puissance consomm e qualit des produits fabriqu s 5 1 1 Analyse des parametres influant la coupe des branches Dans le domaine de l accoroutage tout comme dans l usinage bois classique Figure 59 de nombreux parametres influencent la coupe des branches nous avons donc labor un diagramme causes effet pour la formation des copeaux avec l outil de laboratoire Mat riaux a couper Outil de coupe Main d oeuvre e Humidit e Feuillage e Diam tre de coupe e Essence e Nombre de dents e Diam tre e Positionnement des dents HAUA Resistance branche outil e Evacuation des copeaux Aoa Orientation du fil du bois Tenue dynamique de l outil lt PR RATIENP MACHINE Formation du copeau e Pr sence de calibreurs e Vitesse de rotation e Forme de l ar te e Vitesse d amenage Angles de coupe e Pr
172. ire la granulom trie Le co t de broyage des plaquettes sans compter la main d ceuvre et le chargement est de l ordre de 15 t estimation bas e sur l exp rience de certains producteurs A cela il convient de rajouter les frais de manutention et de transports pendant le broyage ainsi que le prix d achat du bois Illustration source producteurs de plaquettes e Achat du bois rond 15 t e Broyage 15 t e S chage Manutention Stockage N D e Prix de revente moyen 60 t Les tarifs pratiqu s pour ce genre de plaquettes ne subissent pas de r gles particuli res ils d pendent surtout du contrat d approvisionnement dur e du contrat fr quence des livraisons p riode des livraisons volume des livraisons qualit du combustible et sont donc tr s difficiles mettre en place A titre indicatif le tarif moyen pratiqu par les producteurs et les soci t s d approvisionnement pour les plaquettes foresti res et bocag res est de 55 la tonne de combustible a 30 d humidit sur brut source Gouvernement Alors le prix en entr e de chaudi re serait de 0 02 TTC kWh A titre de comparaison ce tarif est deux fois moins important que celui du fioul domestique Boi d chiquet Des me CR 1002 ET F Bois buche ie eee 10 0274 Granules en vrac RC NT HR 00275 LATE F ioul domestique O006660666 00355 Biche reconsttud DES mn 10 0304 Gaz naturel SX LE
173. ise de passe e Mat riaux de coupe e Mode de coupe Legende Param tres fix s en essais et sur chantier Param tres fix s en essais et al atoire en chantier Param tres variant en essais e Usure des dents Ar te de coupe Conditions de coupe Figure 107 Diagramme cause effets de la formation des plaquettes Lors de la mise en place des tests certains parametres de coupe seront fix s afin de s affranchir des diversit s naturelles des branches Lors des essais en laboratoire nous avons donc choisi de fixer les param tres suivants e Les param tres inh rents aux branches et la main d uvre e La conception de l outil fixe galement la prise de passe et le mode de coupe 121 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire Pour les essais de laboratoire certains param tres varieront e Vitesse de rotation e Vitesse d amenage e Angles de coupe 5 1 2 Protocole experimental 5 1 2 1 Type de branches choisies Afin de comparer les conditions de coupe de l outil entre elles le fr ne a t choisi C est une essence commune dans les haies fran aises donc facilement accessible pour les essais Nous avons choisi des branches fra ches moins de 24H de coupe de 3 ou 4 ans d ge afin de se positionner sur le march des entretiens bocagers Les branches de 5 cm de diam tre environ au niveau du tronc mesurent 4 ou 5 m de long nous les recoupons afin d obtenir un diam tre de coupe compris
174. iter FC6 Trier des produits les produits Pris pour une croissance moyenne apparente de la haie de 4m km an un entretien de deux passes FC7 Evacuer des d chets FC8 Tenir compte de la l gislation FC9 Respecter les contraintes du porteur FC10 Travailler en chantier Hauteur de coupe Largeur de coupe Diam tre des branches Longueur des branches Vitesse d avance Respecter l aspect esth tique de la haie Couper de mani re franche Respecter la s curit de l utilisateur Autoriser la repousse naturelle de la v g tation Granulom trie des plaquettes produites Cadence de chargement Masse limit e Encombrement limit Produits doivent rester propres Pas de contact avec le sol Limiter les pertes de bois Eliminer les poussi res D bit de d chets verts Goulotte orientable Gabarit routier classique Concept prot geable par brevet Puissance de fonctionnement Masse et encombrement en bout de bras Nombre de chauffeur Nombre de machine Simple de r glage Dur e de fonctionnement de la machine entre deux maintenance 0 5 0 5 2cm pour 80 des plaquettes en masse Moins de 2 de particules de granulom trie lt 1 1mm rotation De 45 45 1 semaine Figure 83 Tableau fonctionnel non exhaustif de l co lagueur tous les 3 ans et une vitesse d avance de 3km h En estimant qu une branche broy e ne prend qu un tiers de son volume apparent et peu
175. itesse de rotation tout en r cup rant les produits form s en mesurant la puissance lectrique absorb e et en filmant la coupe La puissance lectrique absorb e par le moteur de la toupie donne une indication sur la consommation nerg tique lors de la coupe d une branche Cette mesure est effectu e au moyen d un appareil appel WATTPILOT qui mesure enregistre et retranscrit la consommation de puissance lectrique d un appareil Le deuxi me crit re est la granulom trie des plaquettes copeaux produits ceux ci peuvent tre caract ris s en granulom trie gr ce au dispositif pr sent Figure 115 Afin de filmer les usinages une cam ra num rique a t plac e au dessus de l outil pour enregistrer l usinage Pour chaque test nous avons effectu la coupe de trois branches afin de pouvoir observer une r currence Environ 500gr de plaquettes 25mm 2 ee is ie i 95mm RECUPERATION Figure 115 Sch ma d une tamiseuse de laboratoire et d un tamis de 10mm 127 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire 5 2 2 M thodes de mesures 5 2 2 1 Puissance lectrique consomm e par l outil en rotation Afin de montrer quels sont les r sultats obtenus par le WATTPILOT nous avons mesur la puissance consomm e par l outil en simple rotation sans usinage Puissance consomm e W 1800 1600 1400 1200 1000 Plage d utilisation o
176. iti du lin aire total Aujourd hui 37 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie les cons quences li es leur destruction font red couvrir quelques unes de leurs fonctions essentielles et des campagnes de replantation sont remises en place par les collectivit s locales 2 1 3 Gestion de l entretien La gestion de la haie de nos jours r sulte d interactions nombreuses entre plusieurs ph nom nes les uns sont naturels nature du sol exposition relief climat les autres sont humains Ces derniers se d composent en trois grandes cat gories les facteurs techniques et conomiques syst mes de production techniques agricoles les facteurs juridiques statut foncier de la haie les facteurs sociaux Les modes de gestion de l entretien de la haie sont conditionn s par l appartenance de celle ci ils peuvent tre priv s pour d limiter deux parcelles de particuliers par exemple ou publiques comme sur les bords de route Pour les haies de particuliers il n existe pas de r gles sp cifiques en termes de gestion chacun g rant son domaine comme bon lui semble Pour le domaine public nous avons assist a la disparition progressive des cantonniers dans les villages Le relais a t donc repris par les pouvoirs publics pour l entretien des paysages jouxtant le domaine public Dans ce cas la majorit des entretiens se r alise avec les moyens humains et mat riel
177. its utilis s 6 1 2 3 Inserts Les inserts assurent la liaison entre le corps d outil et les couteaux en faisant varier l angle de coupe de ces derniers tout comme l outil de laboratoire Ils sont galement fix s au corps d outil par fixations m caniques Un espace a t am nag afin de faciliter le passage du copeau Plusieurs formes d inserts ont t tudi es et soumises aux contraintes de poids de co t d usinage de r sistance m canique Le couteau est fix sur l insert par une vis CHC t te courte pour ne pas g ner le passage du copeau 150 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Vis CHC M10 T te courte Couteau droit 75 50 10mm D crochement pour Insert 55 passage copeau Figure 145 Sch ma de montage des couteaux par les inserts vue de dessus gauche et vue d ensemble droite 6 2 Etude m canique Tout comme l outil de laboratoire nous avons effectu une tude m canique de l outil en statique Cela a permis de valider la tenue de celui ci en rotation simple et en coupe Pour cette tude deux types d inserts ont t test s Dans ce paragraphe nous vous pr sentons la version la plus r sistante m caniquement mais est galement la plus ch re fabriquer La deuxi me version a donc t fabriqu e Figure 145 La mod lisation de la version fabriqu e a galement t faite mais de fa on moins compl te c est pour
178. ives g n rales du produit 4 2 2 Le contexte du projet Ce projet s inscrit dans la d marche co lamier et la volont de NOREMAT d avoir des machines d lagage en relation avec les enjeux environnementaux et conomiques actuels 4 2 2 1 Date et mise en service La date de mise en service du produit co lagueur est proche de celle de la fin de mon tude Le contrat de these se terminant en mars 2009 le concept de coupe et le prototype industriel sont donc d velopp s a ce jour 100 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe 4 2 2 2 Les intervenants Les intervenants du projet au sein de NOREMAT sont les suivants e Ma trise d ouvrage C BACHMANN e Ma trise d uvre A ROUGIE Le projet sera galement encadr par deux enseignants chercheurs du LERMAB e Directeur de th se P TRIBOULOT e Co encadrant de th se PJ MEAUSOONE 4 2 3 Diagramme B TE A CORNE La b te cornes est un outil de repr sentation de trois questions fondamentales Figure 82 C est un des l ments de la m thode APTE Il illustre de fa on graphique les intervenants du besoin Haies de bords de route 1 A qui le 2 Sur quoi le syst me rend il systeme agit il service Demarche conomique et ecologique 3 Dans quel but Figure 82 Repr sentation des besoins par BETE A CORNE 4 2 4 Description des fonctions Les fonctions principales se d clinent de la mani re suivan
179. l Gr ce aux silos et aux automates les syst mes sont totalement automatis s Un syst me de chauffage automatique peut tre caract ris par ces constituants e Le stock et l amenage du combustible e Le foyer de combustion e L vacuation des fum es et l changeur de chaleur 2 1 3 Competitivites financiere et fiscale Jusqu a quelques ann es les nergies fossiles taient consid r es comme les plus comp titives Mais l augmentation des prix du p trole et de ses d riv s fait que la biomasse devient de plus en plus int ressante Dans le cadre d une chaufferie bois le combustible ne repr sente que 30 des co ts de chauffage contre pres de 80 pour les nergies fossiles Le faible co t du combustible permet de compenser les co ts plus importants d amortissement et d exploitation des quipements Ce qui fait r ellement pencher la balance ce sont les subventions a l investissement 40 a 70 selon les r gions et les investissements 2 2 Synoptique d taill de l approvisionnement en plaquettes foresti res Les logistiques de plaquettes foresti res principalement rencontr es en Europe se distinguent en deux cat gories les logistiques en flux tendus et les logistiques en avec rupture de charge 2 2 1 Les logistiques en flux tendus direct Ici encore il existe deux solutions existantes e Le bois est transform en plaquettes en for t et directement transport chez l utilisateur Cette lo
180. la vitesse de rotation de 400tr min ainsi que tous les essais li s cette vitesse 5 3 1 3 Tableau r capitulatif Le tableau suivant met en vidence les pr cautions prendre quant la capacit de travail de l outil Pour chaque vitesse de rotation et chaque vitesse d avance nous nous pla ons dans un cas de charge de l outil Dans ce cas de charge soit l outil accepte l usinage sans soucis particulier soit l usinage se passe mal trop grosses vibrations branches non coup es casse du banc d essais Le tableau pr sente les diam tres de branches et les angles pour lesquels je pr conise l utilisation de l outil Nous voyons par exemple que toutes les branches ne sont pas utilisables pour une vitesse de rotation et une vitesse d avance donn es A 800tr min et 1 5km h je pr conise l utilisation de toutes branches lt 50mm pour un angle de coupe de 55 et 40 et les branches lt 30mm pour un angle de 25 Il s agit bien s r d estimations bas es sur des observations branches lt 30mm avec un angle 400tr min de 55 et branches lt 20mm avec angle de 40 branches lt 20mm avec un angle branches lt 10mm avec un angle Toutes branches pour angles Toutes branches pour angles 800tr min Toutes branches tous angles de 55 et 40 Branches de 55 et 40 Branches lt 40mm pour angle de 25 lt 30mm pour angle de 25 Toutes branches pour angles 1200tr min Toutes branches tous angles T
181. le La r cup ration est galement une source de d veloppement de l outil le rendement est encore trop faible Ici aussi de nombreuses solutions existent travail sur les flux d air dans le rotor rep rage des zones de bourrage limination de ces derni res Le travail sur les haies au travers de la constitution d une base de donn es statistiques permettra de cibler les besoins des clients pour un entretien de haie particulier Grace a ce ciblage il sera possible de proposer un r glage de l outil ad quat aux caract ristiques du travail effectuer Prenons un exemple un client vient de d crocher un contrat d entretien des haies pour une r gion Il s adresse a la soci t NOREMAT qui consulte sa base de donn es examine les caract ristiques des haies pr sentes dans cette r gion et propose aux clients un r glage de l outil particulier une optimisation des conditions de coupe ou une valorisation particuli re des produits L id e tant toujours de proposer aux clients de l entreprise NOREMAT une NOuvelle REntabilit du MAt riel via l utilisation d un outil scientifique qu est le COM 169 Conclusion g n rale et perspectives 170 Chapitre 8 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES R f rences bibliographiques 172 R f rences bibliographiques 1 Charte de l environnement site du gouvernement fran ais LEGIFRANCE http www legifrance gouv fr html constitution const03 htm 2004 2 T
182. le parait int ressante ne nous convient pas car il est impossible de couper chaque branche d une haie l endroit o son diam tre est aux alentour des 7mm Outre l aspect technique l esth tique de la haie ne serait plus acceptable Ces essais de flexion n apportent que peu d informations quant la caract risation des branches en flexion et donc de leur comportement face l outil de coupe Nous nous apercevons n anmoins que la flexion d une branche est un facteur prendre au s rieux et que le comportement des branches face l outil sera d terminant sur la formation des plaquettes et sur l tat de surface de la haie Dans ce genre de cas deux solutions peuvent exister soit la branche est prise et maintenue pendant la coupe ce qui implique une coupe lente et non continue ex s cateur soit la branche n est pas maintenue mais est rapidement coup e ex lamier 2 4 2 Caract ristiques physiques Mesures sur chantier Toujours dans le cadre des recherches pour caract riser les haies fran aises nous avons d velopp une m thode de mesures rapides bas e sur l imagerie num rique Cette tude a fait l objet d un projet d l ves ing nieurs l ENSTIB 35 Le principe de cette m thode de mesure est de prendre une photo de la haie alors qu elle vient d tre taill e De ce fait les sections de coupe sont rep rables sur la photo num rique Consid r es comme des taches ces sectio
183. le respect du cahier des charges de l outil industriel Figure 139 Evolution de la projection des copeaux lors d un usinage ex 800tr min 1km h 144 Chapitre 6 VALIDATION DU CONCEPT DE COUPE PAR PROTOTYPAGE INDUSTRIEL ET ESSAIS Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais 146 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais A la suite des essais avec le prototype de laboratoire nous devons d sormais poursuivre les essais avec un outil grandeur nature dans des conditions r elles de chantier d lagage En utilisant les enseignements tir s des essais en laboratoire nous reprenons la conception de ce nouvel outil en vue de son montage sur un bras hydraulique NOREMAT et un porteur 6 1 Pr sentation du prototype 6 1 1 Cahier des charges L Outil de coupe prototype Grandeur Nature OGN a pour but de r aliser une coupe dans les conditions r elles de chantier Il doit galement permettre la continuit des essais pour son am lioration Sa fonction principale est donc d entretenir des haies en condition r elle et poursuivre les tests Nous reprenons le principe du pr c dent outil de laboratoire ceci pr s que la largeur de coupe devra tre celle d un chantier et que quelques modifications seront apport es paragraphe 6 1 2 Il sera adapt sur une machine existante de NOREMAT et r cup rera les plaquettes produits Nous reprenons les dimensions g n rale
184. lle et de pr cision Disponibilit Outil non encore cr e Facilit d adaptation Principe simple grosse lame de rasoir Capacit s de coupe Ind termin e pour l instant surement bonnes Usure A voir surement moyenne S curit Le tambour constitue un capotage s curisant Qualit de coupe Facilit d utilisation sur chantier Observations Il s agit plus d un concept de coupe qu un outil utilisable directement La r alisation devrait tre couteuse et longue Mais surement efficace et propre N cessit de puissance Total 15 224 Annexes Chaine a dents Description particularit s On entend par chaine a dent un m lange entre le cable et la tron onneuse Il s agit de fixer des dents sur une cha ne et de ne pas utiliser de guide Mouvement Lin aire continu Mode de coupe C Vitesse de coupe possible 40 m s Avance par dent 1 3 mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Utilisations connues Pour l instant peu d utilisation connue puisqu il s agit de concevoir un nouvel outil Peut tre la cha ne mortaiser Fournisseurs connus STIHL LA FOREZIENNE Notes 15 C Observations Prix Brasage de plaquette sur une sur une chaine existante Disponibilit Outil non encore existant Facilit d adaptation Technologie des v lo moto Capacit s de coupe Bonne pour le petit et le gros diam tre Usure Surement faible S curit Comme cable et tronconneuse Qualit de coupe Vitesse importante Fa
185. me de coupe de celui ci De plus les probl matiques comme l tude de la concurrence ainsi que la place du client sont des sujets maitris s par l entreprise L essence m me de ce projet est le partenariat entre le LERMAB et NOREMAT 4 1 7 Les comp tences et la capacit de mise en uvre du projet La m thodologie complete du diagnostic d un projet d innovation impose l analyse complete des moyens et comp tences de l entreprise Les points suivants sont aborder Production assemblage services ressources humaines financement ma trise et syst me d information ma trise de la technologie organisation marketing et commercial protection juridique brevet patrimoine Malheureusement cela repr sente une somme de travail trop importante c est pourquoi nous avons d cid de nous en tenir l analyse du projet en lui m me 4 1 8 Analyse des Risques d innovation L analyse des risques d innovation permet de situer un projet sur une chelle de risque Selon la m thode trois chelles sont utilis es pour quantifier l innovation d un produit nouveau le march la technologie et le produit De la sont d finies trois zones de risques pour le produit innovant NEAU 72 L ECO ELAGUEUR trouve sa place dans le sch ma suivant Figure 80 Il constitue une r elle avanc e pour le produit car il apporte deux fonctions principales suppl mentaires La fonction COUPER existant d j les deux foncti
186. me pour les essais de la scie ruban Fagot type _ Table XY permettant Support de fixation le chariotage Arbre de toupillage sur lequel nous fixons l outil Toupie traditionnelle Figure 48 Dispositif de montage pour tester le rotor couteau La toupie a t r gl e sur une vitesse de rotation de 3000 tr min et les branches avan aient une vitesse d amenage de 2 km h vitesse approximative L outil qui a t utilis pour couper les branches est un outil de corroyage plaquettes rapport es h lico dales de 150 mm de hauteur de coupe et de 120 mm de diam tre Cet outil n est en aucun cas un outil tudi pour la coupe de branche en bois de bout La version id ale pour nos tests aurait une forme et des caract ristiques diff rentes Figure 49 Type d outil utilis pour simuler un rotor couteau 240 Annexes 6 2 2 Observations des branches coup es M me en utilisant les conditions id ales d usinage l outil h licoidal tel qu il est fait actuellement est prometteur mais pr sente une marge de progression tr s importante Cet outil ne pr sente pas actuellement un tat de surface satisfaisant pour la capacit de coupe qu il poss de En effet quelque soit la prise de passe que l on prend l outil transforme la quasi totalit en copeaux Les petites branches se coupent moins bien que les plus grosses au sens ou elles se plient autour de l outil et la t
187. mentation superieur Contre couteaux en carbure de tungst ne Rouleau ameneur inf rieur Figure 38 Broyeur disque NOREMAT 5 1 2 Les broyeurs tambour Le tambour est un cylindre muni de couteaux ou s ries de couteaux qui sont fix s sur toute la largeur du tambour ou rotor Le diam tre du tambour est inf rieur a celui d un disque porte couteaux a capacit identique Le bois est tranch perpendiculairement au fil Tambour hacheur i ae t Couteau Rouleau ameneur Goulotte d jection Bois a dechiqueter Grille Tapis ameneur de calibrage Vis sans fin Figure 39 Broyeur tambour NOREMAT La granulom trie d sir e correspond au maillage d une grille qui joue en quelque sorte le r le de tamis et d clateur les copeaux restent soumis l action du rotor tant qu ils ne peuvent pas traverser cette grille on limite ainsi les queues de d chiquetage Suivant les fabricants on retrouve des grilles de tailles et de formes diff rentes Sur le concept du tambour on trouve galement des broyeurs dits fl aux ou marteaux Les couteaux sont remplac s par des marteaux ou des fl aux peuvent pivoter librement autour leurs axes Les marteaux d fibrer le bois et les branchages destination 230 Annexes du compostage de l pandage ou de la liti re animale Pour le bois nergie les plaquettes produites sont de mauvaise qualit
188. n fonction de plusieurs crit res L inventaire complet se trouve en annexe de ce document annexe 4 4 3 2 S lection du concept de coupe Parmi l ensemble des outils de coupe inventori s certains remplissent la fonction COUPER scie ruban tron onneuse jet d eau et d autres peuvent remplir la fonction COUPER et BROYER en m me temps ceux l ont t s lectionn s e Le rotor outils tranchants e Le disque de coupe e Le rotor marteaux e Le rasoir tambour e L outil de cisaillement rotatif Dans cette liste certains ne pr sentaient pas de r elles innovations rotor marteaux outil de cisaillement rotatif d autres pr sentaient des probl mes de s curit vis vis des usagers disque de coupe ou taient d j prot g s par des brevets rasoir tambour Seul restait le rotor outils tranchants qu il a bien s r fallu adapter l lagage des haies de bords de routes Figure 86 Outils de rabotage depuis longtemps pr sents dans la seconde transformation du bois et ayant servi d inspiration la conception de l outil de laboratoire 4 4 Pr sentation de l outil de laboratoire L application des principes m thodologiques d crits lors du pr c dent chapitre nous a permis d identifier le concept de coupe Afin de valider ce concept nous avons d cid de concevoir et de r aliser un prototype de laboratoire utilisable dans les locaux de l ENSTIB Ce prototype de labora
189. n retrouve le th me principal de recherche Le Couple Outil Mati re dans toute la fili re de transformation du bois foresterie scierie ameublement Qualit de coupe i Conditions de coupe Figure 4 Principe de fonctionnement du Couple Outil Mati re adapt de NORME E66 520 1 6 15 Introduction Le concept est de placer un outil dans un domaine d application acceptable Avec le COM on ne cherche plus d finir le point pr cis pour atteindre une application optimale mais toutes les limites d utilisation d un outil Le COM prend en compte tous les param tres gravitant autour de l outil C est donc une d marche qui demande tre enrichie sans cesse Les installations du laboratoire autorisent des activit s la fois exp rimentales et de mod lisation Les th mes produits au sein de l quipe de recherche peuvent tre aussi vari s que notre probl matique broyage de plaquettes foresti res tenue des lames de scies circulaires haute vitesse reconnaissance et analyse des d fauts sur du placage bois Au travers de ces th mes les trois domaines que sont la pi ce de bois l outil et la machine sont tudi s afin d en d celer les multiples interactions 1 2 2 L entreprise NOREMAT Dire que l entreprise NOREMAT est un constructeur de machines d entretien des paysages serait parfaitement juste mais n anmoins restrictif Sur l ensemble du march des machines d entretien des
190. ncastrement Fl che mm Distance l encastrement cm Figure 35 R sum des donn es de flexion obtenues en fonction des diff rents diam tres On note que les courbes poss dent toutes sensiblement la m me allure la fl che n est pas proportionnelle la distance x chaque branche r siste d abord jusqu un certain point puis fl chit rapidement Figure 36 Fl che de la branche en fonction de la distance l encastrement 50 100 150 200 250 300 350 400 Fleche mm 450 10 10 30 50 70 90 110 130 150 Figure 36 Forme g n rale de chaque courbe et obtention du point de flexion 54 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie La courbe pr c dente nous montre effectivement qu il existe un point qui correspond au point le plus loin de l arbre loin de la fixation de la branche sur le tronc et pr sentant une r sistance la flexion encore important Apr s analyse des r sultats nous nous sommes aper us que cette distance du tronc n tant videment pas commune avec les autres branches il n en tait pas de m me pour le diam tre En effet si nous trouvons le point de chaque branche et que nous mesurons le diam tre de la branche ce point nous nous apercevons qu il tourne autour de 7mm pour toutes les branches Cette observation m me si el
191. nce par dent fz avance du bois entre chaque passage de dent param tre d pendant de Vf et de la vitesse de coupe Vc Pour le d chiquetage le mode de coupe est le 90 90 et l on ne peut pas vraiment parler de travail en opposition ou en avalant tant donn que le bois avance perpendiculairement au plan de coupe 3 2 1 2 Le broyeur a tambour Le broyeur a tambour est un cylindre muni de couteaux ou s ries de couteaux qui sont fix s sur toute la largeur du tambour ou rotor Le diametre du tambour est inf rieur a celui d un disque porte couteaux a capacit identique La granulom trie d sir e correspond au maillage d une grille qui joue en quelque sorte le r le de tamis et d clateur Figure 71 les copeaux restent soumis l action du rotor tant qu ils ne peuvent pas traverser cette grille on limite ainsi les queues de d chiquetage Selon les fabricants on trouve des grilles de tailles et de formes diff rentes 85 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Tambour hacheur Couteaul Rouleau ameneur Se ees Goulotte d jection Bors a dechiqueter 1 ha ainmeii Grille de calibrage a 5 ae a HN TE i 2 i 4 i Dh ail i E 7 i i T i T a yal ca i i f i EA q F un E 7 7 T rS h ie i a 3 al E Vis sans fin 1s j EE SSS SS SS i z B aa N P Figure 71 Principe de fonctionnement d un broyeur tambour NOREMA
192. nces de KIVIMAA 40 puis compl t s par FISCHER 50 ou McKENZIE 51 La r f rence est le h tre avec un coefficient de 1 et un coefficient plus important signifie que sa densit est sup rieure a celle du h tre et que par cons quent a conditions quivalentes cette essence sera plus dure a usiner Ce coefficient est galement important dans notre cas puisque m me si le futur outil ne sera pas amen a couper des essences exotiques il reflete la diversit des essences de bois diversit galement pr sente dans les haies fran aises Bois Coefficient Coefficient 1 2 1 5 Peuplier 0 7 PP 12 2 1 Panneaux de particules PPSM Panneaux de particules surfac s m lamin s Figure 60 Valeurs de Ke rapport s au h tre sec 12 angle d attaque 30 77 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Les travaux de th se de EYMA 52 portent sur l exploration des propri t s m caniques du bois en vue d obtenir une meilleure pr diction des efforts de coupe Il propose ainsi un mod le faisant intervenir pour chaque mat riau consid r l infra densit ID sans unit le module d lasticit en compression Ec en MPa et la pente lastique de t nacit mode I Pf I en MPa Cette relation montre bien quel point les facteurs m caniques des essences sont importants pour l estimation de l effort de coupe en usinage Fo suns 0 0031 E ID 0 00139 P R 0 80
193. nnovant est celui qui est vendu puis utilis et non celui qui est cr Pour ma triser ces contraintes les outils sont connus ils gravitent tous autour de l analyse fonctionnelle Il existe plusieurs d marches de cr ativit qui ont t class es par JAOUI 70 voici les principales e L analyse combinatoire consiste a d cortiquer le futur produit en blocs fonctionnels organis s hi rarchiquement Il n y a pas de limite dans la d composition en blocs 95 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe fonctionnels principe des fractales ni dans le regroupement de ceux ci en familles Avec cette m thode l analyse fonctionnelle en incontournable e L analyse associative vient du principe que les associations d id es ne sont pas le fruit du hasard et se base sur des outils comme le brainstorming pour produire un maximum de concept e L analyse analogique qui consiste observer son environnement et tre capable de faire un lien avec une utilisation industrielle ou la satisfaction d un besoin ex l volution des combinaisons de nage sportive et la peau de requins L id e va germer lors qu on peut d finir une similarit de fonctions de formes de caract ristiques ou d association de ces Visions La d marche innovante qui a permis la d couverte du concept de coupe pour le futur outil est une combinaison de ces trois d marches de cr ativit mais des dosages diff rents Le con
194. nous avons effectu un nouvel essai dans les m mes conditions sur la m me haie mais avec une vitesse de rotation de 1700tr min Cette vitesse de coupe a t volontairement choisie tr s 159 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais haute pour voir son effet sur la granulom trie et l tat de surface de la haie Figure 159 Nous avions d j obtenu certains r sultats lors des essais en laboratoire paragraphe 5 3 2 1 Au niveau des plaquettes produites les granulom tries des deux essais poss dent la m me allure Il y a trop de grosses particules qui sont la plupart du temps rentr es dans le corps d outil en tant pas suffisamment broy es Elles sont g n ralement produites chaque d but de coupe des branches La majorit environ 50 des plaquettes se situe entre 5 et 25 mm La vitesse de rotation de 1700tr min produit un meilleur tat de surface certes mais g n rent des plaquettes de tailles plus petites et la part de plaquettes de 5mm augmente de fa on importante La part de fines particules est galement en hausse Il s agit donc de sur qualit par rapport 1350tr min massique eos 30 00 m 1700tr min m 1350tr min 25 00 20 00 15 00 10 00 i 5 00 i 0 00 Figure 159 Comparaison granulom trique entre deux vitesses de rotation de l outil gt 50mm 50 gt x gt 25mm 25 gt x gt 10mm 10 gt x gt 5mm 5 gt x gt
195. nous obtenons une donn e en trois dimensions volume Partant de ce constat nous avons voulu comprendre ce ph nom ne et nous avons pu observer que la hauteur d un brin coup tait d pendante de son diam tre l endroit o 1l est coup Nous avons effectu des mesures sur des branches de saule 53 au total et nous arrivons l quation suivante Longueur 100 Diam tre 47 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Longueur du brin cm y 98 047x 6 0526 R 0 9609 Diam tre de coupe cm Figure 28 Longueur du brin coup en fonction du diam tre de coupe courbe de r gression lin aire Apr s avoir pris connaissance de la m thode de J BAUDRY il nous appara t que l valuation des haies fran aises n est pas chose ais e La m thode permet d aller au plus loin dans la caract risation d un brin en particulier la rigueur d un arbre seul mais le passage un bocage au complet est tr s d licat voire impossible Cette m thode ne peut donc s appliquer qu des bocages particuliers mais a permis d avancer dans le domaine de la caract risation des haies Pour notre tude nous devons raisonner de fa on plus globale 2 3 2 Inventaire d essences Afin de mieux conna tre le mat riau que nous allons couper nous cherchons savoir quelles sont les essences pr pond rantes dans le bocage fran ais L IFN fait partie des seuls
196. nous sommes int ress s la tenue m canique de l ensemble en rotation et nous nous sommes plac s dans les conditions les plus d favorables pour l outil En rotation libre sans usinage l ensemble est soumis son poids ainsi qu la force 110 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe centrifuge Le poids de l ensemble est compens par la r action verticale de l arbre moteur i ve gt o PP 0 y centrifuge R gt ae MA coniriuce P 7 G L expression de la force centrifuge est alors _M6 En projetant sur laxe Fx ee te Figure 93 Repr sentation sch matique de l action de la force centrifuge Il est important de conna tre la tenue a l arrachement de la fixation des outils On applique donc la formule suivante l ensemble insert gliss couteau L ensemble p se 1 6kg tourne une vitesse de 62m s au maximum a une distance de 0 175m du centre de l outil Soit une force centrifuge de 35 145N Lors de l usinage l effort de coupe vient s ajouter celui de la force centrifuge A l heure actuelle nous sommes incapables de calculer de fa on pr cise l effort de coupe en fonction d une branche donn e Il est cependant possible d en estimer la grandeur gr ce aux travaux de KIVIMAA 40 suivi de MARTIN 38 qui ont tabli la formule suivante pour le mode de coupe B F 40 120e Dans cette formule e est l paisseur de copeau en mm
197. ns le domaine de l accoroutage et l objectif de ces essais est d en d terminer les possibilit s Pour la r alisation des essais nous avons utilis un scie ruban pr sente dans le parc machine de l ENSTIB Juxtapos la scie nous avons utilis la table XY des essais avec l outil de corroyage que nous avons mont sur un banc r glable en hauteur de mani re ce que les branches soient la hauteur de coupe Figure 43 Dispositif d amenage r glable La plate forme d essais ressemble alors cela 237 Annexes Figure 44 Installation mise en uvre pour la r alisation des essais Une des premi res remarques est que la table XYZ a parfaitement fonctionn ce qui a permis de r gler les param tres de coupe au plus pr s de la r alit Les difficult s que nous avons rencontr es lors de ces essais sont les suivantes e Tout d abord la tenue de la lame ruban est tr s d licate En effet ce type de lame est pr vu pour une pi ce de bois maintenue et dans le cas pr sent l arriv e des branches sur la lame provoque d importantes vibrations sur celle ci Il est alors n cessaire d augmenter le tensionnage de la lame malgr le risque de casse e La lame de scie ruban ressemble beaucoup la tron onneuse d j connue chez NOREMAT Nous retrouvons donc les d fauts de celle ci savoir sa faible vitesse de coupe 30 m s pour notre machine et donc sa difficult couper les b
198. ns de coupe sont num rot es rep r es dans l espace et l on calcule les surfaces de coupe Ces donn es sont alors exploit es statistiquement Nous pouvons ainsi r cup rer les donn es g om triques d une haie afin d en sortir un travail Statistique diam tres des branches densit de branchage r partition Le principe est de prendre une s rie de photos de l chantillon de haie et de la traiter informatiquement pour en ressortir les sections de coupe et leurs coordonn es Les photos sont prises suivant un protocole bien tabli et chaque cote de la haie est correctement prise 55 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie i hy r T Figure 37 A gauche prise de photos vue de dessus et a droite vue de face Vient ensuite la phase de traitement sous informatique grace a un outil de s lection automatique d un logiciel de modification d image type Baguette Magique sous ADOBE Photoshop nous rep rons les sections de branches coup es et les isolons sur un calque Figure 38 A gauche chantillon de photo de haie brut droite photo trait e avec les sections de branches coup es Le traitement informatique se poursuit par l utilisation d un logiciel de traitement des images MATROX Inspector qui est capable de rep rer les taches pr sentes sur le calque de la photo de les num roter de les rep rer dans un rep re orthonorm et surtout de mesurer la
199. nt la m me racine utilis e pour d signer tant t le jardin tant t le foin etc On rapporte m me que les normands fra chement arriv s en Angleterre apporterent le mot haya d signant un pi ge pour attraper les cerfs qui par la suite a donn hag puis hedge l actuel mot pour d signer la haie L tude des haies fran aises est un pr liminaire important la compr hension des diff rents ph nom nes entourant le futur outil de coupe Ces ph nom nes sont vari s et le pr sent chapitre aura vocation claircir les points suivants e Organisation et gestion du syst me bocager fran ais e Caract risation qualitative et quantitative des haies e Approche des propri t s physiques de celle ci pour l usinage e Adaptation de la biomasse des haies la fili re bois nergie Il est important de pr ciser en ce d but de chapitre que la recherche bibliographique dans les deux premiers domaines n a pas t chose ais e car s il est facile de trouver des tudes locales canton d partement au maximum il n existe que tr s peu d estimation sur le territoire fran ais dans sa globalit Seules quelques associations comme SOLAGRO ditent des ouvrages traitant du bocage francais dans son int gralit SOLAGRO est une association qui effectue des bilans environnementaux de syst mes tournant autour de trois themes principaux l nergie l environnement et l agriculture A ce ti
200. nt d pendants des contraintes de la r alit d un chantier e Vitesse de rotation de l outil la vitesse de rotation de l outil d pendant du d bit d huile hydraulique dans le moteur lequel est d pendant de l int gralit de la cha ne hydraulique r gime moteur du tracteur prise de force pompe hydraulique longueur des flexibles Cette vitesse est r gl e par une manette des gaz dans la cabine du tracteur et est mesur e par un tachym tre aiguille qui ne donne pas une mesure rigoureuse Vitesse d amenage de l outil celle ci correspond celle du tracteur La vitesse d un tracteur est comme sur une voiture fonction de la boite de vitesse de celui ci Le tracteur que nous poss dions pour les essais ne pouvait pas aller en dessous de 1 5km h vitesse utilis e pour les essais Cette vitesse a t mesur e en comptant les tours de roue et en chronom trant les trajets e Type de haie coup e lors des essais nous avons r ussi trouver quelques haies r pondant plusieurs conditions la proximit l accord du propri taire la discr tion la s curit Il va de soi que les haies trouv es ne correspondent pas tout fait avec les premiers essais en laboratoire Certaines haies taient compos es d essences arbustives difficiles couper aub pine rosiers buis noisetiers Dans la mesure du possible nous avons fait le maximum pour respecter les pr conisations de coupe mais certains par
201. nt pas la formation de la plaquette et peuvent m me disparaitre Dans le cas contraire les fissures ne se cr ent pas dans le plan de coupe mais il y a formation d un deuxi me plan de rupture Plan de coupe 2 plan de rupture Figure 76 propagation des fissures lors du passage de l outil avec gauche un bois de bonne coh sion et droite un bois de plus mauvaise coh sion Comme nous l avons vu l op ration de broyage se rapproche vraiment de l usinage traditionnel du bois et tout comme celui ci de multiples param tres peuvent intervenir et influer sur la taille et la forme des plaquettes On retrouve donc les questions de vitesse de coupe d avance d angles de coupe etc 88 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois 3 2 2 Le canter de scierie Contrairement aux broyeurs forestiers le canter est une machine fixe g n ralement pr sente dans les scieries et intervenant directement dans le cadre de la production de celle ci Le principe du canter de scierie est de directement transformer les chutes de sciages en plaquettes de chauffage ou de trituration De cette mani re la productivit est am lior e et l on simplifie le probl me de I vacuation des chutes de sciages Deux technologies sont principalement utilis es pour r duire les dosses et les d lignures l une s occupant plus des parties restantes apr s les premiers sciages la profileuse de ch
202. ntage des plaquettes produites par le fendage est plus grand que celui produite par le tranchage Et selon UHMMEIER 60 qui a analys par vid o l op ration de formation des plaquettes une zone de bois compress e se forme devant l ar te de coupe cette zone se d pla ant devant le couteau p n trant dans le bois Alors des fissures se forment selon deux cas soit la coh sion du bois est bonne et c est l nergie du couteau qui propage la fissure tranchage soit la coh sion du bois est plus mauvaise et c est l nergie d lasticit du bois qui propage la fissure fendage Le terme de fendage d signe alors la s paration des plaquettes entre elles par l action combin e d une s paration des fibres suivant un plan parall le aux fibres et un cisaillement parall le au fibres Dans le premier cas ce sont les conditions seules de coupe qui d terminent la forme et l tat de surface de la plaquette et dans le deuxi me cas ce sont les conditions de coupe additionn es des propri t s physiques du bois r sistance m canique coh sion des fibres humidit Face obtenue par tranchage Face obtenue par fendage Figure 73 tat de surface d une plaquette d acacia obtenue par d chiquetage a disque Pour le broyage a tambour le mode de coupe utilis est le travail en avalant et la formation des copeaux est d crite Figure 74 Tout comme le mode de coupe en opposition d crit pr c demment on distingue pl
203. ntreprise NOREMAT dans ce but 1 1 Caract risation qu est ce qu un d chet d elagage de bord de route 1 1 1 G n ralit s Dans un premier temps la loi du 15 juillet 1975 Art L 541 1 du code de l environnement nous indique qu est d chet au sens de la loi tout r sidu d un processus de production de transformation ou d utilisation toute substance mat riau produit ou plus g n ralement tout bien meuble abandonn ou que son d tenteur destine l abandon Dans le cas de l lagage de bord de route nous sommes en pr sence de deux types de d chets les d chets bois lagages et coupes de mati res ligneuses et les d chets verts tontes et tailles de feuillages Les textes classent le d chet bois issus de l lagage comme d chets de bois non adjuvant s code d chet 02 01 05 et le d chet vert comme d chets verts encombrants code d chet 19 12 07 Ils sont tous les deux de la classe des DIB D chets Industriels Banals Figure 1 D chets ligneux code 02 01 05 Figure 2 D chets verts code 19 12 07 Toujours selon le code de l environnement art L 541 2 Toute personne qui produit ou d tient des d chets est tenue d en assurer ou d en faire assurer limination En d autres termes les collectivit s locales assurant l entretien des accotements routiers sont oblig es d liminer d une mani re ou d une autre les d chets issu
204. oire 5 4 2 2 Angle de coupe Les essais de coupe avec les trois angles de coupe 25 40 et 55 nous ont montr qu ils avaient une importance capitale En effet l angle de coupe modifie la r partition normale et tangentielle des efforts de coupe De ce fait la r action de la branche s en trouve chang e Figure 138 En augmentant l effort tangentiel Ft la branche rentre en traction et r siste mieux l attaque normale de l ar te de coupe Par contre en for ant l effort normal Fn la branche fuit devant l ar te de coupe et sautille sur l outil et il en ressort une mauvaise coupe et une production de plaquettes de mauvaise qualit L angle de coupe de 55 est donc valid 29 40 Figure 138 Variation de la direction d effort de coupe en fonction de l angle d attaque 5 4 2 3 R cup ration des copeaux produits Pour la r cup ration la th orie a des difficult s rejoindre la pratique Lors de la coupe les copeaux ne suivent pas toujours la tangente du cercle de coupe et l aspiration ne permet pas toujours leur r cup ration Dans la r alit lors de la premi re rencontre de la branche sur l outil les premiers copeaux de grosses tailles sont vacu s dans l axe de la branche et les derniers partent de fa on perpendiculaire Nous avons donc un champ d vacuation des copeaux de 120 sur l usinage complet Cette question de la projection des copeaux est primordiale pour
205. ois par an en bois nergie DGEMP 28 le gisement des haies repr senterait alors 6 5 Certes les chiffres que nous obtenons ne seront jamais de cette ampleur dans la r alit mais cela nous montre le potentiel nerg tique du bocage fran ais dans son int gralit jusqu alors peu ou pas valoris 2 3 Caract risation qualitative des haies fran aises Nous avons obtenu une estimation du lin aire du r seau bocager fran ais Nous allons chercher a obtenir plus de pr cisions sur le volume r el que cela repr sente et sur les essences pr sentes Nous avons pris pour exemple les recherches de J BAUDRY qui a propos une m thode de cubage rapide puis nous tirerons nos propres conclusions en relation avec notre tude 2 3 1 M thode de J BAUDRY BAUDRY et BUREL 29 ont propos une m thode d valuation de la biomasse des haies de c p es type de haie dans le bocage normand sur la commune de March sieux Manche Sur le plan des essences ils ont recens les diff rentes essences pr sentes dans le bocage et voici les plus importantes e l pine noire Prunus spinosa e l aub pine Crataegus monogyna e le noisetier Corylus avellana e le saule Salix atrocina e le fr ne Fraxinus excelsior Ce recensement est certes efficace mais possede le gros d faut de ne pas tre r v lateur du bocage fran ais en entier La diversit des esp ces ligneuses tant trop importante et variable Dans l chan
206. on de plaquettes en bord de route et flux indirect 2 3 Le mat riel de collecte Les diff rentes tapes du processus sont e L abattage le fa onnage et le d bardage 192 Annexes e Le d chiquetage e Le transfert des plaquettes sur v hicules automatiquement ou m canis e Le transport e Le chargement Les diff rentes tapes du process ne sont pas obligatoires et vont d pendre du syst me d approvisionnement que l on aura choisi 2 3 1 L abattage le fa onnage et le debardage L abattage et le fa onnage sont deux op rations diff rentes qui aboutissent aux produits destin s au broyage On distingue l abattage m canis abatteuse du manuel tron onneuse Le d bardage consiste vacuer les produits jusqu en bord de route par des techniques de portage soit m caniques treuil sur tracteur d busqueuse porteur forestier soit plus traditionnel humain ou chevaux i int a iy a i o T t 1 il Figure 23 D bardeuse John DEERE Forestry 2 3 2 Le d chiquetage L op ration de d chiquetage consiste d couper les plaquettes de bois et de les calibrer en partant des produits issus de l abattage et du fa onnage 2 3 3 L alimentation en bois Il existe plusieurs syst mes d alimentation qui se diff rencient par la position de la tr mie par le dispositif d entra nement des perches et par le mode d alimentation La tr mie de chargement peut tre lat
207. onception de l outil de coupe autour de deux points le plus important est la granulom trie des plaquettes et l autre plus secondaire est le taux de cendre La granulom trie est le param tre le plus important prendre en compte pour l analyse des conditions de coupe du futur outil c est elle qui va d terminer les conditions d utilisations id ales de l outil Une tude bibliographique de la formation des copeaux et des plaquettes en usinage a mis en vidence deux ph nom nes de formation des plaquettes le tranchage et le fendage Ces deux ph nom nes une fois maitris s permettent la correcte formation des plaquettes Le fait que l l ment couper soit flexible est galement un l ment important prendre en compte il est inutile de pr voir les bons param tres de coupe si le mat riau couper n est pas synchronis l outil Pour que tout cela fonctionne correctement 1l faut mettre la branche en traction lors de la coupe et favoriser la formation de copeaux de type I Nous arrivons ce r sultat en utilisant un angle de coupe important 55 pour nos essais L ad quation entre la vitesse de rotation de l outil et la vitesse d avance des branches a galement un role pr pond rant l outil de laboratoire poss dant une capacit de coupe donn e il ne faut pas descendre en dessous de 800tr min et viter de faire avancer la branche plus de 1 5km h 25m min Avec ces conditions mises en place l
208. ons branches provenant de la for t L op ration de d chiquetage consiste d couper les plaquettes de bois et de les calibrer en partant des produits issus de l abattage et du fa onnage cette op ration est souvent r alis e sur le chantier forestier ou proche de celui ci Un synoptique d taill de cette fili re est situ en annexes annexe 2 2 83 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Les d chiqueteuses ou broyeurs sont des machines poss dant des outils en rotation qui fragmentent le bois Un broyeur est caract ris par plusieurs l ments constitutifs e Son outil de coupe disque tambour ou autres e L alimentation en bois e Sa capacit de broyage e Sa capacit de production sa puissance L entreprise NOREMAT est galement revendeur de mat riels de broyage forestiers servant la plupart du temps r duire le volume des branches issues de l lagage des haies de bords de routes Ils proposent toute une gamme allant du plus petit broyeur a disque aliment par la prise de force du tracteur au plus gros broyeur tambour avec moteur ind pendant 3 2 1 1 Le broyeur disque Le broyeur a disque comporte plusieurs couteaux dispos s radialement et des orifices munis de peignes ou clateurs Lors du passage d un couteau au niveau de la branche a d chiqueter une tranche est sectionn e sous l effort de cisaillement entre le couteau et le contre c
209. ons BROYER et TRAITER seront ajout es De ce fait la nouveaut du march est r ellement pr sente mais elle fait face aux concurrents qui ont d ja tablis des innovations dans le domaine La nouveaut technologique existe galement mais la encore les technologies utilis es sont d j utilis es dans des domaines forestiers ou de la fili re bois Nouveaut du Marche _ Zone succ s Zone risqu e Zone suicide Nouveaut du Produit Nouveaut de la Situation de Technologie l eco elagueur Figure 80 Diagramme des risques d innovation de l co lagueur Nous nous situons donc entre la zone risqu e et succ s 99 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe 4 2 Cahier des charges fonctionnel de l outil Dans le cadre de la d marche conomique et cologique mise en place par NOREMAT il a t d cid de concevoir une nouvelle machine d lagage de bord de route Cette machine devra avoir les fonctions principales suivantes e Couper les branches e Les broyer en plaquettes e Les stocker 4 2 1 Le produit et ses objectifs Afin d offrir un service suppl mentaire aux clients de NOREMAT les deux fonctions principales du produit seront r alis es et mont es sur une seule machine d lagage de sorte que l utilisateur effectue les deux op rations en un seul passage de tracteur ci s se CET On F Ru Figure 81 Perspect
210. ont la d composition biologique est beaucoup plus lente h micellulose cellulose lignine etc Mati re organique humidetO gt Matiere organique stabilis e t CO H 0 Chaleur Microflore Figure 7 Processus d oxydation de la mati re organique La qualit du processus de compostage est fonction de 3 param tres ou conditions environnementales qui sont n cessaires pour une bonne activit biologique e L humidit pour le compost de d chets verts l humidit optimum est de 60 180 Annexes e L a ration pour faire face aux besoins en oxyg ne de la microflore e Le rapport carbone azote C N qui tend diminuer au cours du processus de compostage Les d chets fermentescibles entrant dans le processus de compostage sont e Les papiers et cartons e Les d chets de cuisine e Les d chets de jardin appel s aussi d chets verts e Les boues de station d puration e Les d jections issues des levages d animaux e Les graisses et sous produits de l industrie agroalimentaire Par d chets verts on entend d chets de jardins municipaux ou priv s d entreprises li es l entretien d espaces verts Ils peuvent tre constitu s de tontes de gazon de la taille de haies de branches d lagage de feuilles mortes et de fleurs mises au rebut Figure 8 D chets re us par la plate forme de compostage On observait au d but des ann es 1990 une dizaine de site
211. otalit de la prise de passe n est pas coup e iV Figure 50 Etapes de coupe des petites branches De ce fait les gerbes de branches poss dent une fois coup es des formes en biseau Figure 51 Coupe en biseau due la flexion de branches Pour les grosses branches leur r sistance l outil tant plus importante un autre ph nom ne peut s observer on a une bonne coupe sur la premi re moiti de l paisseur de la branche puis l outil provoque un clat important de la moiti qui reste Cette observation ce fait sur la quasi totalit des branches pass es devant l outil 241 Annexes D Partie clat e Figure 52 Illustration des deux moiti s de branches coup es l une coup e l autre clat e Certaines branches sont quand m me mieux coup es r duisant la partie clat e pour privil gier la partie coup e Mais cette qualit de coupe reste non satisfaisante pour respecter l esth tique g n rale des haies fran aises Figure 53 Branche plut t bien coup e Pour conclure nous avons pu r unir les avantages et les inconv nients de ce type d outil Avantages Inconv nients Forte capacit de coupe Mauvaises qualit s de coupe Branches transform es en Coupe bruyante avec copeaux projection Ne perdons pas de vue qu il s agit d un outil de corroyage et en aucun cas d un outil tudi pour l lagage de branche Par contre il est cl
212. ototypage industriel et essais Figure 153 Etat de surface obtenu avec une vitesse de rotation de 1000tr min Afin de v rifier la capacit de l outil fabriquer de bonnes plaquettes de chauffage nous l avons test sur des arbres de hauts jets dans les m mes conditions Ces arbres du ch taignier dans le cas pr sent pr sentent l avantage d tre nettement moins fibreux que les essences arbustives pr c dentes et donc de favoriser la formation des copeaux Figure 154 Durant ces essais il n y a pas eu de bourrage et les copeaux form s sont dans l ensemble de tailles plus acceptables Figure 154 Type de haies coup es lors du deuxi me essai Nous avons compar la granulom trie de ces deux essais 1000 tr min 1 5km h 55 pour des essences arbustives et des arbres de hauts jets La diff rence est consid rable la coupe d essences arbustives produit une grosse proportion de grosses plaquettes ainsi qu une allure granulom trique mauvaise Les r sultats avec le ch taignier sont bien meilleurs une proportion de grosses particules plus faibles moins de 5 ainsi qu une allure plus gaussienne de la courbe 157 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais gt 35 massique 30 00 m Haut jet Chataignier m Arbustes divers 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 gt 50mm 50 gt x gt 25mm 25 gt x gt 1
213. outeau elle traverse l orifice en se fractionnant sur les clateurs et ensuite est ject e dans la goulotte de la machine Les copeaux sont ject s par force centrifuge et par le courant d air produit par la rotation des pales fix es l arri re du disque Ce dispositif se retrouve en g n ral sur les machines de petites et de moyennes capacit s Figure 69 LAURIER 57 Moteur hydraulique d entrainement des rouleaux ameneurs Couteaux droits dispos s radialement clateurs peignes Rouleau d alimentation sup rieur Contre couteau Rouleau ameneur inf rieur Figure 69 Principe de fonctionnement d un broyeur disque NOREMAT Ce sont les conditions de coupe qui d terminent la calibration des plaquettes vitesse d avance des rouleaux ameneurs saillie des couteaux par rapport au disque vitesse de rotation du disque r gulation de cette vitesse Actuellement Rami ABDALLAH tudiant en th se au LERMAB effectue des 84 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois recherches sur ces syst mes de coupe Il a mis en vidence les param tres intervenant lors de la formation de la plaquette en d chiquetage du bois 58 Figure 70 R capitulation des param tres de coupe influant sur la formation des plaquettes en d chiquetage par broyeurs a disques Sur la Figure 70 nous retrouvons les angles de coupe a B et y la vitesse d avance du bois Vf l ava
214. outes branches tous angles de 55 et 40 Branches lt 30mm pour angle de 25 Figure 124 Tableau r capitulatif des pr conisations d utilisation de l outil 5 3 2 Observations granulometriques Suite du chapitre 2 5 2 nous savons que les conditions limites sont les suivantes pas trop de particules fines taux massique inf rieur 4 2 pour la qualit de combustion et pas trop de grosses particules l une des dimensions ne doit pas exc der 5 cm et 3cm pour les autres cause des risques de bourrage avec les vis d entrainement Afin de maitriser le flux de bois entrant dans le foyer de la chaudi re il est galement n cessaire d avoir une taille de plaquettes homog ne c est dire une forte 133 Essais de coupe et de broyage des branches en laboratoire proportion de plaquettes comprises entre 10 et 50mm Nous cherchons donc tablir le domaine d utilisation de l outil avec le crit re de la taille des plaquettes produites Chacune des mesures granulom triques a t faite sur un essai de trois branches 5 3 2 1 Influence de la fr quence de rotation Nous retrouvons sur les r sultats de granulom trie le concept d paisseur de copeaux La logique voudrait que l augmentation de la fr quence de passage de dents ou celle de la branche devant ces dents fasse diminuer la taille globale des plaquettes Figure 125 45 0 40 0 35 0 30 0 B 800 tr min 1 5km h en masse N O O gt 50mm
215. paisseur 4mm e Largeur de coupe de 0 9 2 70m e Poids de 190 260 kg Figure 16 deuxi me solution le lamier ici 4 lames 26 Introduction Le s cateur est un outil utilis pour le rafra chissement des haies diam tres des branches inf rieurs 10cm et n autorise pas de vitesses d avance trop lev es max 2 km h Par contre il apporte une qualit de coupe sans gal actuellement gr ce son action de cisaillement Il est galement tr s silencieux Il va de soi qu il ne fait que couper et ne broie pas C est pourquoi apr s son passage une deuxi me machine de broyage doit r duire le volume des branches coup es Caract ristiques techniques e Largeur de coupe 1 30m 2 20m e Vitesse de coupe 60 coups min Figure 17 troisi me solution le s cateur Le mat riel utilis pour l entretien des haies en bords de route a l norme avantage de fonctionner de fa on correcte Par contre il est souvent n cessaire d utiliser deux machines l une la suite de l autre une pour couper et l autre pour broyer les branches tomb es ce qui engendre des surco ts Un chantier d lagage est souvent organis de la fa on suivante un premier tracteur passe avec le lamier Figure 16 afin de rafra chir la haie sur sa longueur et sa hauteur des op rateurs ramassent les branches tomb es terre et les remettent dans le foss L un deuxi me tracteur passe muni d un groupe de
216. par des tuyaux enterr s Il est clair que le facteur du budget allou l entretien des bords de route est d pendant d une activit suppl mentaire le tourisme La France consacre un budget important cet entretien pour encourager le tourisme 1 DDE Direction D partementale de l Equipement 2 DIR Directions interd partementales des Routes 23 Introduction Figure 11 Machine NOREMAT mont e sur tracteur RENAULT en fauche 1 4 3 Les machines actuelles d elagage des haies Le principal produit vendu par l entreprise NOREMAT est un bras hydraulique mont et anim par un tracteur agricole Figure 11 sur lequel vient se greffer un organe de coupe appel groupe comme le montre le sch ma de la Figure 12 Les v rins Ce sont eux qui animent le bras en transformant une puissance hydraulique en puissance m canique La commande Commande l int gralit des mouvements du bras elle est devenue lectrique au fil du Le groupe C est lui qui assure la fonction de coupe ici il s agit d un groupe de fauchage ae La base Comprend la plupart des G n ralement compos de l ments hydrauliques et le trois l ments articul s la pivot d orientation machine fl che le balancier et le pivot d orientation de groupe Figure 12 Sch ma de fonctionnement g n ral d un bras hydraulique NOREMAT Les bras articul s NOREMAT poss dent une port e lat rale all
217. par sa machine Le propri taire de la machine devient alors un vrai producteur de plaquettes de chauffage mais ne peut en aucun cas entrer en concurrence avec les gros producteurs de plaquettes foresti res cause d un volume de production trop faible Du fait de la petite taille des branches entretenir les plaquettes produites seront de petites tailles et donc en quantit s relativement faibles en comparaison avec les autres fili res de fabrication C est pour ces raisons que le march cibl par la production de ce type de plaquettes sera le particulier et les collectivit s poss dant des chaudi res de 31 Introduction puissances inf rieures 200kW C est en effet en dessous de cette puissance que les chaudi res utilisent des vis sans fin pour alimenter les foyers des chaudi res en plaquettes Ce type de technologie r clame de petites plaquettes calibr es pour fonctionner Les produits issus de l lagage de bord de route sont encore consid r s comme des d chets Les personnes charg es d entretenir ces haies sont d j r mun r es pour la coupe et le broyage en plaquettes Etant donn qu l heure actuelle les plaquettes sont laiss es sur place les co ts de la mati re premi re et de la fabrication sont consid r s comme nuls Nous sommes donc en pr sence d un produit fini calibr de qualit moyenne pour la combustion mais tr s conomique Il s agit donc de proposer aux clients NOREMAT une m
218. pelucheux Figure 57 Type 3 compression forte photo KOCH et sch ma Le type III est largement d conseill dans notre cas nous frottons la branche sans la couper consommons de l nergie et produisons que des petits copeaux fragile Avec ce type de copeau nous nous exposons des ph nom nes de raclage de la branche par la dent des vibrations de celle ci et du coup un mauvais tat de surface 3 1 6 2 La formation du copeau par coupe rotative Lors de la formation d un copeau par coupe rotative l paisseur de copeau ainsi que l orientation des efforts de coupe varient continuellement Pour le travail en opposition Juan 48 diff rencie trois phases Au d but le copeau est tr s fin et dans le cas o l angle de coupe est faible la direction de coupe se rapproche de langle fil du bois Nous sommes en pr sence de formation de copeau par 75 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois flambage comme pour le copeau de type III Dans la phase centrale le copeau s paissit et se forme en type IT A la fin de l usinage le copeau est plus pais la composante normale est plus importante il y a alors risque de rupture du copeau par fendage comme pour un copeau de type I C est pour cette raison que des copeaux form s en coupe rotative ont g n ralement une forme de virgule Vitesse de coupe a Figure 58 Formation du copeau en coupe rotative en opposition
219. peut osciller autour de cette fixation et c est l outil qui vient la couper Le mouvement de coupe de l outil peut tre de plusieurs ordres e De rotation scie circulaire fraise outil de broyage rotor e De translation orthogonale l avance s cateur barres de coupe scie alternative Rotation des outils i ra de l outil Figure 45 a gauche principe des outils de rotation et a droite celui des translations orthogonales Avance de l outil Le mouvement par translation orthogonale a t limin pour la conception de l outil car il pr sente plusieurs inconv nients tout d abord il implique des mouvements de va et vient avec des pieces 67 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois imposantes et induit ainsi des vibrations non n gligeables dans le bras de la machine Ensuite si l on veut r duire ces vibrations ces outils travaillent en vitesses de coupe lente 0 1m s pour le s cateur NOREMAT ce qui interdit une cadence suffisante pour la fabrication de plaquettes en continue Lorsque le mouvement de la pi ce s oppose la trajectoire de l ar te de coupe on dit que l on travaille en opposition si l avance se fait dans le m me sens le travail s effectue en avalant Il est parfois d licat de juger le sens de travail pour certains outils le s cateur par exemple poss de un mouvement de coupe perpendiculaire l avance du bois Figure 45
220. pliquer une partie de leurs ressources budg taires l entretien des routes conseil d tat le 2 janvier 1983 En ce qui concerne les d chets g n r s par cet entretien la loi du 15 juillet 1975 Art L 541 1 du code de l environnement 33 nous indique qu est d chet au sens de la loi tout r sidu d un processus de production de transformation ou d utilisation toute substance mat riau produit ou plus g n ralement tout bien meuble abandonn ou que son d tenteur destine l abandon Dans le cas de l lagage de bord de route nous sommes en pr sence de deux types de d chets les d chets bois lagages et coupes de mati res ligneuses et les d chets verts tontes et tailles de feuillages Les textes classent le d chet bois issus de l lagage comme d chets de bois non adjuvant s code d chet 02 01 05 Figure 32 et le d chet vert comme d chets verts encombrants code d chet 19 12 07 Ils sont tous les deux de la classe des DIB D chets Industriels Banals Figure 32 gauche D chets ligneux code 02 01 05 et droite D chets verts code 19 12 07 51 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie Toujours selon le code de l environnement art L 541 2 34 toute personne qui produit ou d tient des d chets est tenue d en assurer ou d en faire assurer limination En d autres termes les collectivit s locales a
221. plus g n rale le tableau suivant r capitule les contraintes de l outil 148 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Fonction principale Couper et broy er les branches Recuperer les produits broy s Fill Respecter les proportions dimensioneles Fi S adapter aux conditions de coupe pr vues Fics Respecter les param tres de coupe pr vues F4 Favoriser l entr e des copeau dans le corps d outil FCS Les conserver l int rieur FOE Pouvoir les r cuperer FOT Respecter les contraintes d un engin embarqu FCS Etre s curis pour l utilisateur et son environnement Couteaux grandeur nature O i y O lode de travail Opposition i sens anti horaire Couteaux de broyeurs Mat riau de coupe d o o cie ooo oo Diametre de coupe Deport de dent important Ha Aa les COUTE AUX SU S 0m 7 couteau suffisant Pr voir une trappe Figure 141 Tableau d analyse des contraintes de POGN 6 1 2 Pr sentation g n rale Afin de respecter le cahier des charges pr cis ci dessus nous avons con u les diff rentes parties de l outil en fonction des contraintes scientifiques conditions de coupe modularit de l outil et des contraintes industrielles machines existantes co ts et d lais 6 1 2 1 Corps de l outil Le corps d outil se pr sente sous la forme d un tube en acier de 10mm d paisseur dans lequel est perc e une s rie de fen t
222. ppe a l tranger Figure 5 16 Introduction A Si ge social ES Agences r gionales A Relais services Filiale Britannique Figure 5 Emplacement des antennes de l entreprise NOREMAT l heure actuelle L entreprise NOREMAT est le seul constructeur 100 fran ais sur le march face au groupe am ricain ALAMO qui poss de la plupart des autres enseignes pr sentes sur le territoire dont les entreprises ROUSSEAU et SMA Figure 6 L entreprise NOREMAT est donc une entreprise jeune dynamique leader sur le march fran ais dans son domaine avec la r elle volont de le rester Dans ce but l entreprise met tout en uvre pour innover dans le domaine qui est le sien chaque nouvelle machine propose des am liorations par rapport aux pr c dentes et aux concurrentes et l entreprise d pose r guli rement des brevets une vingtaine ce jour Toujours dans ce but l entreprise souhaite am liorer les outils de coupe actuels afin de r pondre aux attentes des clients en mati re d efficacit et d conomie Millions d Euros 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 YNOREMAT Brousseau 25 Figure 6 Evolution du chiffre d affaires des trois principaux fabricants fran ais de machines d entretien de paysages NOREMAT 7 17 Introduction 1 2 3 Un partenariat de fort potentiel Une th se en contrat CIFRE es
223. principales essences pr sentes Il convient de pr ciser que l IEN a pour mission premi re d valuer la ressource foresti re 41 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie et les arbres hors for t ne sont pas une priorit IFN 22 c est pourquoi la pr sence de tous ces renseignements n est pas syst matique dans chacun des d partements Pour le lin aire l IFN distingue 4 types d alignements au sens g n ral du terme qui sont additionn s pour notre tude e La haie arbor e pr sentant des arbres forestiers sur au moins 1 3 de sa longueur e La haie non arbor e avec des arbres forestiers sur moins de 1 3 de sa longueur e Les alignements de peupliers e Les autres alignements Apr s avoir pr cis les choses avec la direction de I IFN les haies n ont pas t recens es sur les autoroutes les routes nationales et sur environ la moiti des routes d partementales D apr s les chiffres du gouvernement les lin aires de ces voies de transports sont les suivants GOUV 23 e Autoroutes 12094 km conc d es ou non e Routes nationales 27000 km dont une partie a t r troc d e aux d partements e Routes d partementales 362033 km e Soit un total de routes non recens es de 220110 km 2 2 3 Elaboration d une methode d estimation du lineaire francais a partir des donn es de l IFN Afin de cr er une base de donn es utile pour l tu
224. ps d outil Pour le chargement du corps d outil nous nous pla ons dans le cas le plus d favorable savoir une branche de 15 cm de diam tre coup e 1500 tr min Dans ce cas la configuration de l outil est telle que chaque instant la branche n est attaqu e que par deux dents Nous avons alors la r action pr c dente appliqu e sur les deux parois du corps d outil Figure 149 on Mises Minm z MPa 5 225e 001 4 769e 001 4 354e 001 3 91 9e 004 3 483e 001 3 048e 001 2 61 2e 001 2 17 e 001 1 742e 001 1 306e 001 08e 000 4 354e 000 2 3066 005 Figure 149 R partition des contraintes autour des ouvertures sur le corps d outil Ici encore l acier que nous allons utiliser poss de une limite lastique situ e au dessus de la contrainte maximale du chargement environ 200 MPa De ce fait nous sommes en mesure de dire que l outil tel qu il a t con u autorise une vitesse de rotation de 1500 tr min ainsi qu une coupe de branche de 15 CM 153 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais 6 3 Essais de coupe Il convient de pr ciser en ce d but de paragraphe les conditions dans lesquelles ont t faits les essais sur chantier Il faut tout d abord savoir qu il est plus difficile d obtenir les conditions de coupe souhait es en chantier qu en laboratoire Si nous reprenons chacun des param tres utilis s nous nous apercevons qu ils sont souve
225. ptimum de l outil d essais instabilit Sur consommation 800 600 400 200 Vitesse de rotation tr min 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Figure 116 Evolution de la puissance lectrique consomm e pour la rotation simple de l outil Nous avons fait tourner l outil diff rentes vitesses de rotation et nous avons mesur la puissance lectrique consomm e par le moteur sans usinage Figure 116 Le r sultat est assez tonnant cause de diff rents facteurs externes rendement m canique des roulements frottement turbulent avec l air une plage optimum d utilisation se dessine Pour des vitesses de rotation inf rieures cette plage moins de 300tr min la puissance varie fortement ce qui est signe d instabilit cause des frottements de l air Pour des vitesses de rotation sup rieures 1500 tr min nous assistons une mont e rapide de la consommation lectrique Pour chacune des courbes que nous avons obtenues nous avons not et calculer une s rie de param tres Figure 117 e La puissance maximale en Watt MAX e La valeur minimale correspondant la puissance vide en Watt MIN e La dur e de l usinage en secondes T e La consommation lectrique totale en Joules E e La quantit de bois transform en cm V e Le travail sp cifique par seconde g n r par l usinage de la branche en W cm3 K 128 Essais de coupe et de broyage des bran
226. que de l aluminium AU8S 2 8e 008 N m gt BONNE TENUE Coefficient de s curit 4 3 Figure 95 R partition des contraintes dans l outil lors de l usinage 112 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe von blscs lin 2 819 007 z 5 Sa Limite lastique de l aluminium AU8S 2 SiG 2 8e 008 N m 45 r007 Zone de compression de gt i 41300007 insert en acier due la Zone de traction r alis e sur l insert flexion du couteau ds due l assemblage d insert gliss 3100F 25801007 Zone de sollicitation importante a renforcer 155I avec fixation Fe m canique 160 008 36830003 Figure 96 Grossissement de la zone d accroche de l outil Dans les calculs et dans la r alit la mati re la plus fragile est l aluminium AU8S poss dant une limite lastique de 2 8e 008 N m Nous nous apercevons que les zones les plus sollicit es zones rouges n atteignent pas cette limite Grace ces calculs nous sommes en mesure de valider de fa on th orique la tenue a la rotation et l usinage de l outil de coupe de laboratoire 4 5 Analyse des conditions de coupe de l outil de laboratoire L objet de ce chapitre est d analyser en se r f rant aux connaissances acquises lors du paragraphe 3 1 les conditions d usinage procur es par outil de laboratoire 4 5 1 Utilisation de l outil modes de coupe Dans le cas de l utilisation de notre outil sur une branche
227. r cup rer les copeaux Cette remorque est aliment e en puissance par un autre tracteur et les deux porteurs avancent vitesse constante et identique pendant les essais Gr ce a ces changements l action de la vitesse de rotation de l outil combin e l aspiration de la turbine cr e une d pression d air au niveau de la fen tre de passage du copeau Ainsi chaque copeau form sera aspir e et vacu vers la remorque de stockage Figure 161 A gauche vacuation des copeaux par la partie basse palier creux et tubage en coude et droite am nagement du fond de la carcasse Remorque aspiratrice sa Porteur n 1 Porteur n 2 Figure 162 Mise en place des deux porteurs de l outil et du syst me d aspiration Les conditions de coupe pour ces essais sont les suivantes angle de coupe de 55 vitesse de rotation de 1350 tr min 1 5 km h La haie est une haie de champ compos e d essences arbustives d environ 3 5m de haut 2m de large et 300m de long La prise de passe variable est comprise entre 40cm et 1m 162 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais Figure 163 Allure g n rale de la haie pour ces essais Lors de ces essais l outil a jou son r le de coupe et broyage de la haie A une vitesse de 1 5km h il est capable de r duire le volume d une passe de 1 250m de hauteur par environ Im de profondeur Par contre l tat des haies n est pas encore satis
228. r r pondre au besoin de ses clients Ce projet s inscrit donc dans cette volont l La disponibilit pour mener bien ce projet est la suivante mise disposition plein temps d un ing nieur de recherche sur une p riode de trois ans dont la mission est la gestion et la finalisation du projet Celui ci dispose d une tude de march travers l coute des clients de l entreprise qui attendent ce type de solution pour entretenir les haies l heure actuelle les concurrents de l entreprise NOREMAT sont d ors et d j dans des perspectives de d veloppements similaires 4 1 6 Le degr de pr paration et connaissance de l entreprise S1 nous devions identifier le projet 1l peut se d finir par une laboration et la conception d un groupe d entretien de haie de bord de route Il s agit donc d un th me d innovation plut t large L entreprise poss de une certaine exp rience en ma trise de la gestion de projet au travers d ann es d innovation dans son domaine d activit Je suis charg de mener bien ce projet avec les comp tences et la m thode des enseignements de l ENSTIB L entreprise NOREMAT ainsi que le LERMAB sont familiaris s aux projets innovants En ce qui concerne l adaptabilit et les comp tences de conception l entreprise poss de des services comp tents pour adapter le produit aux machines l industrialisation 98 Conception et pr sentation du nouveau syst
229. ranches de faibles diam tres inf rieur 8mm de diam tre Celle ci sautillent sur les dents de la lame et sont donc tr s mal coup es m me avec l ajout d un peigne Figure 45 Exemple d clatement avec des coupes de 8mm La solution de faire un fagot et donc de maintenir les branches les unes aux autres n tant pas plus efficace 238 Annexes Figure 46 Etat de surface de coupe d un fagot de petits diam tres Par contre nous poss dons les avantages de la tron onneuse savoir qu elle coupe tr s bien les plus gros diam tres Nous obtenons un r sultat nettement sup rieur la tron onneuse pour deux raisons la coupe est plus fine 3 mm contre 15mm de largeur et la vitesse de coupe plus importante 26 m s contre 12m s Figure 47 Etat de surface obtenu sur les branches de diam tre 15mm Afin de r sumer efficacit de la scie ruban face d autres syst mes Inconv nients Mauvaise qualit de coupe sur les petites branches Tenu de la lame risque de casse Vitesse d avance r duite Coupe uniquement pas de broyage En perspective la scie ruban est un outil int ressant de part sa qualit de coupe mais demande tre am lior 239 Annexes 6 2 Outil helicoidal 6 2 1 Mise en place Nous avons utilis une toupie traditionnelle pr sente l cole La table d usinage de cette toupie c est vu ajouter une table dite X Y com
230. ranulom trie elle doit tre la plus homog ne possible et pr senter une courbe de Gauss bien proportionn e Une courbe bien proportionn e signifie qu elle doit pr senter une quantit plus importante de particules de taille moyenne et une quantit moindre pour les autres De plus chacune des trois dimensions d une plaquette ne doit pas exc der 5 cm Ce sont les conditions d usinage des branches et les caract ristiques du futur outil qui d termineront la qualit granulom trique des plaquettes 60 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie e Le taux de cendre par habitude on demande que le taux de cendres en masse du combustible n exc de pas 1 2 Ce taux signifie que pour une masse anhydre de bois de Ikg mis en combustion les r sidus de cette combustion ne devront pas peser plus de 20g Ce taux peut augmenter avec la pr sence d corces de feuillages et de terre Le taux de fines on a coutume d appeler fines ou fines particules toutes particules de dimensions inf rieures 1mm Ces particules peuvent s agglom rer dans le silo et dans la vis d amenage et provoquer des bourrages De plus lors de la combustion elles peuvent tre vacu es par l air primaire et partir dans les fum es avant compl te combustion On demande que ce taux n exc de pas les 10 sur une quantit de plaquettes s ches Ici encore ce sont les conditions de coupe qui seront d terminant
231. raulique NOREMAT Nouvelle conception de bras hydraulique Goulotte soufflante orientable Figure 85 Diagramme F A S T de l co lagueur Le diagramme F A S T se lit de la mani re suivante on va de la gauche vers la droite en r pondant la question comment De plus il y a une chronologie des tapes de bas en haut De ce fait lire le diagramme de droite gauche nous renseigne sur le pourquoi de l tape 4 3 Recherches de solutions pour les fonctions principales 4 3 1 Inventaire des outils de coupe L inventaire des outils de coupe rentre dans le cadre du d veloppement de la machine d lagage broyage stockage de NOREMAT II s agit de recenser les principes de coupe dans la plupart des domaines industriels et agricoles Ce recensement n est en aucun cas exhaustif mais donne une bonne photographie de ce qui se pratique Cela rentre dans le cadre d une d marche d innovation de type analogique paragraphe 4 1 1 Les domaines d application usuels de ces syst mes de coupe sont tr s vari s la fili re bois en particulier la m tallurgie l alimentaire l agricole Les technologies utilis es vont de la plus simple a la plus perfectionn e Certes ces outils ne seront pas tous applicables 105 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe notre domaine certains seront trop chers d autres pas assez performants C est pourquoi chacun poss de une note d appr ciation e
232. re actuelle le groupe de broyage est la seule solution qui coupe et broie la v g tation en un seul passage d outil De ce fait le co t d entretien s en trouve r duit Le principal inconv nient de cette solution est l tat de la haie apr s r alisation de l entretien les branches sont clat es et non coup es de fa on nette l aspect esth tique est inacceptable Sans parler de l aspect sanitaire pour la haie car les surfaces de coupe peuvent tre des lieux propices au d veloppement de maladie et de champignons Figure 15 Cette solution est de moins en moins pr f r e en France cause de l tat des haies et les collectivit s demandent de plus en plus des r sultats esth tiquement meilleurs Figure 15 Exemple de l tat de la haie apr s la passage d un rotor fl aux Le lamier exemple 4 lames Figure 16 est utilis pour la coupe de branche allant jusqu 20 cm de diam tre et autorise des vitesses d avance de l outil importantes 5 km h N anmoins sa fonction se r sume la coupe uniquement et est parfois dangereux en cas de d tachement des lames des accidents ont lieu r guli rement Il peut tre quip de plateaux couteaux au lieu des lames pour les branches de petits diam tres 25mm max C est un outil tr s efficace mais les accidents trop fr quents sont souvent tragiques Caract ristiques techniques NOREMAT e Diam tre des lames 700 et 900mm e 96 dents
233. res individuelles quant elle n acceptent que des plaquettes calibr es des cubes de 20 20mm de section pour une paisseur de 5mm Cette diff rence est en g n ral due aux syst mes d alimentation et de combustion de ces chaudi res Figure 33 A gauche Plaquettes pour chaudi res individuelles A droite pour chaudi res industrielles La granulom trie est une des caract ristiques du combustible la plus importante car elle d termine le syst me d alimentation du foyer de la chaudi re L alimentation m canique en bois fragment peut tre effectu e de trois fa ons diff rentes source Claude BERNARD e par vis d Archim de mue par motor ducteur et moteur lectrique Rotation Foyer D placement du bois de la vis 6 Point d arr t du bois e par tiroir mu par un v rin hydraulique souvent aliment par bande transporteuse Apport par bande transporteuse Mouvement Foyer D placement du bois du piston 8 Point d arr t du bois 204 Annexes e par gravit via une antichambre permettant galement une alimentation par bande transporteuse Apport par bande transporteuse Mouvement des volets gt D placement du bois Point d arr t du bois La solution la plus conomique et par cons quent la plus courante est l alimentation par vis d Archim de La seule limite l utilisation d
234. res permettant la fixation de l ensemble insert couteau et le passage des copeaux form s l int rieur Le corps d outil est volontairement creux contrairement l outil de laboratoire pour des raisons de poids et pour faciliter l vacuation des copeaux 406 4mm 1290mm Ep 10mm Figure 142 gauche pr sentation des dimensions g n rales du corps d outil et droite vue de d tail d une fen tre 149 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais L outil comprend 54 ouvertures r parties sur 4 h lices Chaque h lice effectue une r volution compl te autour de l outil et elles sont d cal es les unes des autres pour assurer un recouvrement sur la surface de coupe Figure 143 Ainsi chaque couteau suit deux autres r partis de part et d autres et chevauch s de 5mm 50mm 40mm 50mm Figure 143 Recouvrement des zones de coupe 6 1 2 2 Les couteaux Les couteaux droits sont en aciers tr s proches dans la conception de ceux de outil de laboratoire Ils sont positionn s dans la fen tre de telle mani re accompagner le copeau l int rieur de l outil Ils sont fix s sur les inserts par fixation m canique Ces couteaux de conception volontairement simple afin d effectuer les premiers essais paragraphe 6 3 2 1 on du tre modifi par la suite paragraphe 6 3 2 2 Figure 144 Vue de dessous et de cot des couteaux dro
235. rges pour les plaquettes de chauffage sur chaufferie HARGASSNER 38 MARTIN P Processus de coupe et scie ruban Le bois mat riau d ing nierie A R BO LOR p 302 1994 39 KELLER R Le bois mat riaux d ing nierie La constitution du bois A R BO LOR p 17 1994 40 E KIVIMAA 1950 Cutting forces in wood working Jukaisu publication Helsinki 1950 174 R f rences bibliographiques 41 McKENZIE W M 1960 Fundamental analysis of the wood cutting process thesis of the department of wood technology University of Michigan Ann Arbor 42 NORME AFNOR Grandeur de base pour la coupe et la rectification Association Fran aise de Normalisation d cembre 1993 43 NORME AFNOR Angles des outils coupants formules de conversion liant les angles de outil et les angles de travail Association Fran aise de Normalisation juin 1985 44 NORME AFNOR Grandeur de base pour la coupe et la rectification Forces nergie et puissance Association Fran aise de Normalisation juin 1985 45 KOCH P Wood machining process Ronald press Cambridge 1964 46 FRANZ N C 1958 An Analysis of wood cutting process Ph D thesis University of Michigan Ann Arbor University of Michigan 152 pp 47 McKENZIE W M The basic wood cutting process Chip formation in planning and veneer Wood Machining Seminar October 10 11 1967 48 JUAN J Comment bien usiner le bois CTBA Paris 1992 49 BOUCHER J Caract risation de la coupe rotativ
236. rrespond peu pr s au pourcentage de biomasse r cup r par le syst me Ce chiffre parait faible mais peut tre rapidement am lior Dans tout les cas le principe innovant de r cup ration des copeaux produits par l int rieur du corps de l outil fonctionne et reste prometteur Ces pertes sont encore importantes car de trop grosses tiges sont produites qui bouchent l vacuation en coude 164 Chapitre 7 CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES Conclusion g n rale et perspectives 166 Conclusion g n rale et perspectives Ce chapitre r sume les th mes abord s durant ce partenariat de recherche Plusieurs travaux ont t men s simultan ment et ainsi plusieurs retomb s pour le laboratoire et pour l entreprise ont pu tre d gag es 7 1 Bilan pour l entreprise Le cadre de la th se CIFRE est tout d abord pour l entreprise une nouvelle m thode de recherche et de d veloppement par rapport aux habitudes Le r sultat est prometteur un nouveau concept de coupe a t d couvert r pondant en grande partie au cahier des charges contraignant Ce concept de coupe effectue trois fonctions principales couper broyer et r cup rer alors que les outils traditionnels n en effectuaient qu une Les probl mes de productivit et de s curit existants sur les anciens mod les sont fortement r duits Cette d marche de d veloppement et son r sultat qu est le nouvel outil s inscrivent parfaitement dans la
237. s Pour la coupe du bois il est alors n cessaire de d finir trois plans not s A B C qui correspondent a trois modes de coupe Figure 48 Dans chacun de ces trois modes l ar te de coupe ne se place pas de la m me fa on par rapport aux fibres KIVIMAA 40 e Coupe transversale tron onnage tenonnage broyage e B Coupe perpendiculaire au fil rabotage d lignage toupillage e C Coupe dans le fil tranchage d roulage Coupe longitudinale A Coupe transversale Coupe tangentielle ou radiale Figure 48 D finitions des modes de coupe 69 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Certains auteurs comme McKENZIE ont mis en place une autre notation faisant intervenir deux angles e Le premier est celui form par l ar te de l outil et la direction des fibres du bois e Le second est celui entre la direction de la vitesse d avance et la direction des fibres du bois Cette annotation est plus pr cise et permet de plus de mieux d finir les coupes obliques g om tries sp ciales 90 00 Figure 49 D finition des modes de coupe par MC KENZIE 41 La d finition de ces modes de coupe est de la premi re importance puisque vont en d couler entre autre des variations importantes de types de copeaux et d efforts de coupe On con oit par exemple qu un copeau issu d une coupe A soit diff rent de celui issu d une coupe B et lui m me aussi
238. s comp titifs Mati res D chets de bords de routes premi res Produits finis D chets verts et Broyage Plaquettes calibr es Combustion Chaleur ligneux criblage s ch es contr l e co g n ralion lectricit Humides s chage Faibles diam tres Mauvaise rectitude Pr sence de feuilles Figure 16 Process du bois nergie 185 Annexes 1 5 La liti re le paillage et absorbant industriel Ce sont des valorisations souvent oubli es mais qui sont toujours importantes pour revaloriser les sous produits bois Pour la liti re on utilise les propri t s absorbantes du bois afin d absorber les d jections animales et donc de limiter les effets de l environnement De plus le fumier issu du m lange des particules de bois et des d jections animales se d compose progressivement pour former un compost int ressant pour l pandage Les d chets utilis s sont en g n ral des essences r sineuses pins sapin douglas la granulom trie est faible et l humidit aussi et la quantit consomm e par an est de 165 000 tonnes Le paillage ou mulching paillage avec des copeaux de couleur permet de valoriser des d chets humides organiques tels que la paille les feuilles mortes ou l herbe Les objectifs sont d isoler le sol du froid ou de la chaleur limiter l rosion emp cher le d veloppement des mauvaises herbes r guler l humidit et contribuer l esth tique Les essences rec
239. s de transformation du mat riau Ces diff rentes tapes de transformation fa onnent le mat riau bois par l action d outils tr s vari s La Figure 18 pr cise dans le cadre de la premi re et seconde transformation du bois quelles sont les diff rentes tapes de modification du mat riau L industrie du bois m me si elle est encore artisanale sous de nombreux aspects petites entreprises petits propri taires forestiers est en train de changer de fa on radicale depuis quelques ann es En effet le taux d encadrement de la fili re augmente dans tous les domaines les proc d s s automatisent la comp titivit grandit D sormais la transformation du bois n est plus laiss e au hasard et l on conjugue de plus en plus les avanc es technologiques avec les connaissances empiriques En ce qui concerne l usinage du bois les mat riaux base de bois et les essences se diversifient les mat riaux et les outils de coupe sont de plus en plus labor s et l on ma trise de plus en plus l interaction entre l outil et la mati re bois si particuli re De cette mani re l volution technique de l usinage bois fait voluer les m tiers vers des usineurs bois ou encore des m caniciens du bois 28 Introduction Premiere transformation gt semi finis Seconde transformation scie circulaire tron onneuse tron onneuse abatteuse arbre tron onneuse outils main branchages
240. s de cet entretien L utilisation du bois comme source d nergie rentre dans le cycle naturel du carbone comme le montre le sch ma suivant 177 Annexes CO fer Stockage du carbone dans la mati re ligneuse vag 2 11 PT A y ns Ni Figure 3 Le cycle du carbone et le bois nergie source ITEBE Il y a encore une trentaine d ann es les produits issus du d bit du mat riau bois taient consid r s comme des d chets inutilisables sales et encombrants Les nouvelles valorisations possibles font que ces d chets sont d sormais appel s sous produits ou produits connexes 1000 kWh 1 m3 de plaquettes 0 75 st re de b che soit environ 330 kg 100 litres de fioul 500 kg d corces 78 kg de propane 220 kg de granul s 68 kg de butane Figure 4 Equivalences nerg tiques de diff rents combustibles source CTBA 1 1 2 Cas des d chets de bords de route Lors de la coupe d un l ment ligneux on estime environ 60 de son volume total la part de produits connexes cela comprend 30 en houppiers et branchages et le reste tant compos des chutes des sciures et autres copeaux issus de la fili re bois Part totale de d chets 60 gt Houppiers et branchages 30 Bois d uvre 30 Figure 5 Part des d chets dans l exploitation d un arbre CTBA En g n ral les volumes des branchages sont valoris s pour les arbres de for t mais
241. s de compostage des d chets verts On estimait leur nombre en 2000 280 plates formes produisant plus de 900 000 tonnes de compost source ADEME On peut distinguer plusieurs tapes dans le proc d de compostage une premi re phase correspond la r ception avec un stockage sur une courte dur e des mati res premi res Elle est suivie d une phase de pr paration des produits ou de pr traitements qui permettent d obtenir une composition optimale pour les transformations biologiques broyage pour les d chets verts 181 Annexes Figure 9 Broyeur de d chets Apres ces pr traitements d marre vraiment le compostage avec une phase de fermentation au cours de laquelle la mati re organique est d grad e et recombin e A cette phase de fermentation succ de une phase de maturation qui peut tre pr c d e ou pas d un affinage ou d un criblage post traitement permettant d atteindre la granulom trie souhait e en fonction de l utilisation pr vue du compost Le compost peut ensuite tre m lang d autres produits des fins d utilisation commerciale Il est ensuite conditionn et stock La pr paration varie selon la nature des d chets et leur ventuel m lange avec des produits non compostables Elle consiste effectuer e Un tri manuel ou un tri m canique criblage granulom trique ou densim trique pour certains d chets comme les bio d chets ou les ordures m nag res e Un broyage qui peut tr
242. s de l outil de laboratoire et les adaptons pour un mat riel existant de la gamme NOREMAT Nous l avons vu pr c demment la r cup ration des copeaux produits n est pas chose ais e d autant plus que la largeur de coupe est d sormais port e 1m20 La solution est de capter le copeau au moment de sa fabrication et de l emmener directement au point de stockage de fa on unitaire ainsi nous pouvons viter les bourrages et l agglom ration de paquets de copeaux humides Il a donc t d cid de le capter juste apr s sa formation Nous l avons vu lors des essais pr c dents capter les copeaux l ext rieur de l outil est d licat en raison de l angle de projection important Nous avons du d cider de les aspirer l int rieur du corps de l outil ce qui pourra limiter les projections Ce syst me r ellement innovant a besoin d tre valid sur chantier et permettra une optimisation de la captation des copeaux ainsi qu un tri de la taille de ceux ci Le copeau form par l ar te de coupe va se d tacher et rentrer dans l outil puis sera vacuer L objectif n est pas encore de concevoir un groupe de broyage complet mais simplement un outil Nous avons donc con u un nouvel outil adaptable une carcasse de groupe existante Le choix de la carcasse existante s est port naturellement vers le FOREST BROYEUR car il pr sente la plus grande ouverture pour l entr e des branches et une largeur
243. s de la commune ou communaut de communes ou de la Direction D partementale de l Equipement DDE G n ralement les entretiens des haies de bords de route s effectuent pendant l automne et l hiver en dehors de la saison de fauche des talus et pendant que les arbres ont moins de feuilles visibilit accrue Lorsque cette p riode arrive et que les fonds sont disponibles dans la commune celle ci fait appel a l organisme se chargeant de l entretien et un chantier est organis Afin de mieux conna tre les habitudes des personnes entretenant les haies avec des machines m caniques nous sommes all s visiter des chantiers d lagage afin de recueillir un maximum d informations Un des premiers crit res importants d un chantier est la p riodicit d entretien de celui ci Un chantier annuel produira des branches de plus faibles diam tres n cessitera un mat riel moins consommateur en nergie et occasionnera une usure moins importante des outils qu un chantier dont les coupes sont espac es de deux cinq ans Un chantier classique d entretien d une haie de 3 4 ans se d roule de la fa on suivante le matin du premier jour deux tracteurs deux bras et deux groupes lamier et broyeur machines d crites en paragraphe 1 4 3 sont amen s sur le chantier par deux chauffeurs et pendant les 8 heures de travail de la journ e le lamier coupe les branches qui tombent terre les branches sont positionn es manuellement dan
244. s et r alise 33 milliards d euros de chiffre d affaires dans les entreprises de 20 salari s ou plus Un artisanat puissant la renforce avec 58 000 salari s et la partie commerciale emploie quant elle 18000 personnes de plus le tout pour 7 milliards d euros de chiffre d affaires En termes d emploi cette fili re hors artisanat repr sente autant que l industrie automobile 259000 emplois en 2008 Cette fili re tr s h t rog ne regroupe des activit s relevant du minist re de l agriculture et de celui de l industrie et pr sente la caract ristique d tre implant e sur l ensemble du territoire En effet les exploitations foresti res et les scieries c toient les entreprises du travail du bois du meuble et de l industrie papeti re Cette fili re se compose ainsi d industries de main d uvre et de process Les d bouch s des secteurs situ s dans la deuxi me transformation de la fili re se concentrent dans les activit s du commerce ou de la construction La perte de 25 000 emplois depuis l ann e 2000 est due au ralentissement de l activit dans l industrie papeti re 15 000 salari s et dans celle du meuble 10 000 salari s La production de la fili re est stable sur cette p riode gr ce aux performances des industries du travail du bois dont l activit a progress de 10 entre 2000 et 2006 Tout au long de cette fili re le machinisme est pr sent afin d effectuer des op ration
245. s influencent cette transformation et nous retrouvons une partie de ceux c1 dans l lagage des haies de bords de route Nous pouvons tudier d sormais la lumi re de ce qui a t dit pr c demment les diff rentes machines productrices de plaquettes de chauffage 3 2 Les outils producteurs des plaquettes de chauffage Les machines industrielles produisant des plaquettes de chauffage ne sont pas tr s nombreuses et les technologies d pendent davantage de crit res comme le co t la mobilit la production etc que de la fa on de produire les plaquettes En effet la plupart de ces machines poss dent un syst me de coupe particulier des organes de transmission les plus simples possibles et surtout une source d nergie surdimensionn e pour faire fonctionner le tout Cette tendance est en cours d volution puisqu aujourd hui plus qu avant encore l heure est l conomie d nergie et l on se penche de plus en plus sur la fa on de couper plut t que sur la puissance du moteur Ce chapitre est donc d di l tude des syst mes de coupe permettant la fabrication de plaquettes de chauffage L tude plus globale de l int gralit des syst mes de broyage puissances install es alimentation et vacuation des produits etc est d taill e en annexes annexe 2 3 3 2 1 Les broyeurs forestiers Les plaquettes pour le bois nergie peuvent tre fabriqu es par d chiquetage de morceaux de bois bill
246. s l avons vu auparavant cet angle autorise une bonne p n tration dans la mati re branche tout en assurant une tenue d ar te suffisante Figure 91 Sch matisation des couteaux utilis s 109 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe 4 4 2 Etude m canique de l outil L tude m canique de l outil a pour but de v rifier sa tenue plut t que de mod liser informatiquement le comportement de l outil Il s agit ici de se placer dans la configuration la plus d favorable de l outil et d appr cier sa tenue en rotation et en coupe de fa on simple 4 4 2 1 Analyse cin matique L analyse cin matique de l ensemble est des plus simples on d signera par SO le b ti machine et par S1 l ensemble arbre moteur manchon 50 60 corps d outil insert couteau Il existe alors une liaison pivot classique entre SO et SI Figure 92 A i ZO Figure 92 Sch ma cin matique de l outil d essais Nous pouvons donc donner les quations de mouvement de l outil P 3 9 RY P X Ya R cos EX sin amp V X Ya R Osin amp Ocos G T x VJ k A sin 0 0 cos Ry A cos 0 0 sin 0 Dans le cas d un mouvement uniforme nous avons l acc l ration angulaire qui est nulle Soit I X Y RO cos RO sin G RO P X yo 4 4 2 2 Recensement et caract risation des efforts Pour effectuer l tude m canique de l ensemble nous
247. s le foss et le broyeur suit en r duisant le volume des branches terre puis les laisse dans le talus Pour les chantiers de plusieurs jours les tracteurs sont entrepos s tous les soirs dans une ferme voisine ou un hangar 38 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie 2 1 4 Production Le bois de feu est la principale utilisation des haies but productif Consomm sous forme de b che ou de rondins 1l sert pour le chauffage des logements et surtout pour alimenter des chemin es d agr ment ou d appoint Selon CAIX 21 le bois de feu assure jusqu 22 de la consommation totale en nergie des exploitations agricoles La consommation de bois de feu n est pas r serv e aux r gions foresti res et l on note galement une forte utilisation dans les coins bocagers La valeur conomique des haies est galement constitu e par la pr sence des arbres de haut jet qui produisent le bois d uvre Les principales essences conduites en arbres de haut jet sont le ch taignier le ch ne le fr ne Il est important de ne pas confondre la production de billons issus des troncs des arbres et ceux provenant des branches Dans le cas de l lagage de bords de route il est clair qu il s agit de branches poss dant des dimensions et des volumes moindres La production de fruits est un apport suppl mentaire qui peut tre attendu Si les anciennes haies ne produisent plus gu re les nouvelles plan
248. ssurant l entretien des accotements routiers sont oblig es d liminer d une mani re ou d une autre les d chets issus de cet entretien Dans la pratique la loi n est pas appliqu e de fa on rigoureuse dans le sens ou le propri taire de la haie via l entrepreneur charg de l lagage laisse les d chets produits sur le bord de la route La machine concevoir qui permettrait de r cup rer une partie des produits de coupe serait par la m me occasion opportunit de respecter la l gislation 2 4 Caracterisation physique des haies francaises Ne perdons pas de vue objectif de la recherche nous devons couper les branches des haies de bords de route afin de les transformer en plaquettes de chauffage et ainsi respecter la l gislation qui veut que les routes soient correctement entretenues et les d chets soient limin s La branche couper nous l avons vu pr c demment peut appartenir des haies de formes et d essences diverses et vari es ce qui en fait un mat riau couper des plus particuliers Le pr sent chapitre tente d claircir certaines caract ristiques physiques de ces branches en vue de leur coupe 2 4 1 Caract ristiques physiques Flexion Les branches de haies que nous devons couper ne sont pas assimilables une pi ce de bois classique dans l usinage traditionnel Dans l usinage traditionnel du bois nous avons deux configurations possibles soit l outil est fixe et c
249. surface de la tache en pixels carr s Le logiciel dite alors un fichier texte et les donn es sont ensuite exploit es sous tableur MICROSOFT Excel Voici le type de donn es que l on peut alors obtenir les r sultats pr sent s sont ceux d un chantillonnage de 4 haies situ es dans la r gion d Epinal 88 Ce sont des haies de bords de route entretenues tous les 5 ans constitu es en majorit de feuillus divers 56 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie O lt a2 2 lt D lt 25 25 lt D lt 3 3 lt D lt 35 35 lt D lt 4 ee 4 lt D lt 45 45 lt G lt 5 e5 lt D lt 6 e6 lt D lt 7 eOs gt a7 6 Hauteur m 5 e l 7 e e o e 6 4 e e e e e e e e e e o e e e i CE e re 2 2 Longueur de haie m T T T T T T I 1 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Figure 39 Position des diff rentes classes de diam tre de branche cm sur une haie de bord de route Ce graphique nous montre que les branches sont bien r parties en diam tre Les arbres de hauts jets g s sont rep rables a la concentration de branches de gros diam tres nous remarquons galement la pr sence d essences arbustives produisant de nombreuses branches de faibles diam tres Nous remarquons galement que la majorit des branches a tendance se situer entre 2m50 et 5m 100 90 BO a a 7cm H 6 lt lt 7 cm 80 id B
250. t donc des risques de cassure De plus un angle de coupe important favorise le copeau de type I ainsi qu un mauvais tat de surface d aux clatements de la formation du copeau Dans le cas de l lagage des haies de bords de route nous favoriserons la formation de gros copeaux et chercherons a diminuer les efforts de coupe avec le choix d un angle de coupe important 3 1 9 2 La disposition des outils en h licoide Les porte outils op rant par coupe p riph rique h lico dale pr sentent une g om trie dans laquelle les couteaux sont plac s selon une inclinaison par rapport l axe de rotation en formant plusieurs rang es 81 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois obliques pouvant poss der une ar te tranchante continue L inclinaison de ces rang es par rapport l axe de rotation du porte outil h lico dal est nomm e angle d h lice La Figure 66 montre un mod le de ce type de porte outil Figure 66 Porte outil h licoidal type outil de raboteuse avec l angle d h lice STEWART 55 Les porte outils h lico daux r alisent la coupe de fa on progressive seulement quelques points du cylindre de coupe touchent la pi ce chaque instant Cette action de coupe minimise l impact lors de l usinage donc les efforts de coupe tout en r duisant le niveau de bruit g n r Plusieurs auteurs ont travaill sur ce sujet STEWART 55 BEROLZHEIMER JONES 56 Lors de la
251. t la mise en relation d un besoin industriel avec une structure universitaire par le biais d un tudiant chercheur L entreprise NOREMAT a contact le laboratoire avec un r el besoin industriel qui est la conception et la mise sur le march d un nouvel outil de coupe pour l lagage des haies de bords de route D ordinaire l entreprise utilise son bureau d tudes et les comp tences pr sentes pour effectuer ses recherches et d veloppements Pour cette fois elle a d cid de faire appel l Ecole Nationale Sup rieure des Technologies et Industries du Bois Via ce partenariat l entreprise dispose des moyens humains doctorant quipe encadrante des connaissances techniques bois chercheurs pr sents au LERMAB et des moyens techniques machines d essais locaux bureaux que peut disposer une entit telle que l ENSTIB et le LERMAB L entreprise quant a elle fournit la probl matique les connaissances et l exp rience qu elle poss de dans son domaine ainsi que les moyens financiers pour que le laboratoire avance et produise une recherche de qualit Au milieu de tout ceci le doctorant poss de une double tiquette avec un pied dans l industrie et un autre dans la recherche Partant de ce constat il volue la fronti re commune de ces deux mondes aux r alit s et aux contraintes bien diff rentes Son statut et ses prestations changent en fonction de l avancement de son projet ainsi que sa place et son
252. t poss der dans le pire des cas 75 de feuillage suivant la saison 103 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe Le tableau fonctionnel permet une caract risation des fonctions principales ou de contraintes e Crit re param tre retenu pour appr cier la mani re dont une fonction est remplie ou une contrainte respect e e Niveau rep re dans l chelle adopt e pour un crit re d appr ciation d une fonction e Flexibilit tol rance fix e afin d indiquer les possibilit s de moduler un niveau pour un crit re 4 2 5 Environnement L co lagueur pourra tre vendu tous les clients de NOREMAT dans leur ensemble si leurs besoins sont de couper et broyer les d chets de bords de routes de mani re propre et conomique ils sont appel s les utilisateurs Parmi les autres l ments qui entourent le produit on retrouve le porteur la v g tation couper la v g tation broy e le chantier mais aussi tous les usagers de la route pour lesquels la qualit et la s curit du travail sont primordiales Tout ceci est illustr par le diagramme pieuvre suivant 73 Porteur tracteur V g tation couper Broyat de v g taux Se lt A Usagers de la DIET route Le chantier de coupe Environnement Figure 84 Analyse de l environnement du produit et insertion des fonctions principales 4 2 6 Ordonnancement des fonctions Afin
253. tape de tranchage ne se fait pas toujours convenablement c est pourquoi les plaquettes ne sont pas correctement form es et la granulom trie n est pas convenable Dans les essences de haut jet l ar te de coupe p n tre convenablement dans la mati re par tranchage et le processus de fendage par cisaillement des fibres peut s effectuer Quelle que soit la qualit de l usinage et donc des plaquettes obtenues la r cup ration de celles ci reste toujours un probleme la prochaine campagne d essais a tent de r soudre ce point 6 3 2 3 Campagne d essais n 8 Modification de l aspiration Les essais pr c dents ont permis de valider l efficacit du couteau en U c est pourquoi un jeu complet de couteaux a t fabriqu afin d en quiper l int gralit du rotor De nombreux changements ont t op r s sur la carcasse e Le moteur hydraulique a t d plac sur la partie sup rieure de la carcasse afin de lib rer la partie basse e Un nouveau palier a t mont permettant en plus de la rotation du rotor le passage des copeaux en vue de leur r cup ration Un tubage en coude a galement t mont Figure 161 e Le fond de la carcasse a t modifi pour favoriser le passage des branches Figure 161 161 Validation du concept de coupe par prototypage industriel et essais e Aspiration pour les essais une remorque aspiratrice a t coupl e l outil gr ce un tuyau souple afin de
254. tations peuvent assurer une diversit et une production int ressante La gamme s largie lorsqu on voyage vers le sud de la France fruits secs noix noisettes chataignes des fruits noyaux abricots cerises prunes des fruits baies p pins n fles pommes poires arbouses Avec certaines tiges droites il n est pas rare de voir des agriculteurs produire des piquets pour le cl turage des terres agricoles D une fa on g n rale et apr s interrogation d agriculteurs les haies sont actuellement per ues comme un bon moyen de s parer les propri t s et de r guler les conditions de celles ci r duction du vent tenue des terrains Malheureusement ceux ci y voient galement une charge d entretien importante qui ne leur rapporte rien La solution de l entreprise NOREMAT est d apporter une nouvelle machine assurant une nouvelle rentabilit 2 2 M thodes d estimation quantitatives des haies fran aises Nous l avons vu pr c demment la bibliographie sur le domaine des haies est assez pauvre Il en va de m me pour le domaine de la caract risation de celles ci JBAUDRY de l INRA de Rennes 56 est l un des seuls avoir propos une m thode moderne d estimation du lin aire de haie sur une parcelle donn e En effet jusqu pr sent les haies taient comptabilis es et inventori es par des relev s sur terrains long et fastidieux tel que peut le faire l Inventaire Forestier Nation
255. te e FPCOUPER Couper la v g tation e FPBROYER Broyer la v g tation coup e e FPRECUP R cup rer les d chets broy s 101 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe Les fonctions principales r pondent la question suivante quelles sont les raisons pour lesquelles l objet a t cr Pour chaque phase de sa vie il s agit d identifier le but de la relation que le produit cr e avec son environnement 4 2 4 1 FPCOUPER Couper la v g tation L outil coupant mont sur l co lagueur doit couper de fa on nette et franche toutes branches qui se pr senteraient lui L outil doit couper sur toute sa hauteur des branches de diam tres et de longueurs vari s Cette fonction doit tre adaptable au bout d un bras hydraulique NOREMAT 4 2 4 2 FPBROYER Broyer la v g tation Une fois coup es les branches devront tre broy es et calibr es dans un broyeur afin de les transformer en plaquettes de chauffage Ce broyeur sera transport sur la machine et devra donc respecter des contraintes de poids et de puissance n cessaire 4 2 4 3 FPRECUP R cup rer et trier les d chets Un syst me de captation et de convoyage r cup rera les plaquettes calibr es afin de les acheminer vers la zone de stockage Le syst me choisi limitera les pertes de puissance et de mati re vitera les bourrages Les d chets r cup r s ressemblent un m lange de mati re ligneuse et de f
256. teurs de plaquettes de chauffage Parmi eux le broyeur est l un des plus importants Le pr sent annexe d crit les tenants et les aboutissants de ces machines Apr s un bref rappel des diff rents syst mes de coupe nous en avons tudi les co ts et le march Les plaquettes pour le bois nergie sont fabriqu es par d chiquetage de morceaux de bois billons branches L op ration de d chiquetage consiste d couper les plaquettes de bois et de les calibrer en partant des produits issus de l abattage et du fa onnage Les d chiqueteuses ou broyeurs sont des machines poss dant des outils en rotation qui hachent le bois Un broyeur est caract ris par plusieurs l ments constitutifs e Son outil de coupe e L alimentation en bois e Sa capacit de broyage e Sa capacit de production sa puissance Il existe plusieurs syst mes d alimentation qui se diff rencient par la position de la tr mie par le dispositif d entra nement des perches et par le mode d alimentation La tr mie de chargement peut tre lat rale ou frontale par rapport l axe de progression de l engin ou peut tre mixte c est dire r glable dans l une ou dans l autre des deux positions En ce qui concerne l entra nement du bois peut se faire par rouleaux picots ou dispositifs d amenage cha nes Sur certaines machines plus simples une goulotte inclin e permet l alimentation par gravit 5 1 Les types de broyeur ut
257. tiale de la particule tant proche de la vitesse de coupe La trajectoire de la dite particule sera galement influenc e par sa taille sa forme sa masse et les frottements de lair e La vitesse des petites particules d croit plus rapidement a densit gale e La vitesse des particules l g res d croit plus rapidement a volume gal Il est cependant n cessaire de pr ciser que la nature g n rale des particules projet es est tr s h t rog ne particuli rement en taille vitesse de projection grosses particules petites particules particules lourdes particules l g res quelques quelques distance d cim tres m tres parcourue Figure 101 Distance parcourue par les particules pour une vitesse de coupe donn e 75 4 5 4 2 Caract ristiques des particules Comme dans l usinage de la plupart des mat riaux les caract ristiques des particules form es durant l op ration d usinage d pendent de nombreux param tres e Du mat riau usin e Des param tres d outil angles formes mat riaux e Type d usinage corroyage d fon age d roulage opposition avalant e Conditions de coupe vitesse d amenage vitesse de rotation 4 5 4 3 Direction de projection des particules Lors de la coupe d une pi ce de bois par un outil rotatif par un outil lin aire galement le copeau est tout d abord emprisonn entre l outil et la pi ce puis fini par tre lib r Lorsque celui c
258. tillonnage de l tude les haies pr sentent des structures de v g tation tr s diversifi es le taux de recouvrement des arbres et des arbustes est variable les esp ces sont souvent m lang es De ce fait l estimation de production de biomasse par essence n est pas envisageable comp tition inter esp ces Afin d approcher un calcul de volume pr sent sur pied les auteurs ont d cid de ne mesurer que les diam tres de base des ramifications En parall le ils ont propos un mod le de calcul donnant le poids de biomasse s che en fonction de la circonf rence mesur e L quation qu ils obtiennent est une parabole de la forme suivante 46 Approche des haies fran aises et de leur valorisation en bois nergie PS aC b Figure 26 Formule donnant la masse s che de biomasse en fonction de la circonf rence du brin Poids sec kg 90 80 Rpg Circonf rence cm Figure 27 Courbes de r gression donnant la masse s che du brin en fonction de sa circonf rence de base 19 Le principe de cette m thode est de noter l essence dont on souhaite conna tre le cubage de biomasse de mesurer la circonf rence des brins pr sents avec un metre souple par exemple On obtient ainsi le volume r el de bois pr sent ainsi que le poids du brin La formule de J BAUDRY permet de s affranchir de la troisi me dimension qui est la hauteur du brin par une mesure en deux dimensions circonf rence
259. toire a donc t con u et dessiner en CAO grace au logiciel SOLIDWORKS de l entreprise NOREMAT puis a t fabriqu mont et test C est la version finale qui est pr sent e ici 106 Conception et pr sentation du nouveau syst me de coupe 4 4 1 Pr sentation g n rale L outil se pr sente sous la forme d un cylindre rotatif d axe vertical sur lequel sont fix s des couteaux Cet outil a t con u pour tre mont sur une toupie axe vertical de puissance lectrique Fixation m canique de l insert Arbre moteur Manchon 50 60 Insert acier interchangeable Fixation m canique du couteau sur l insert Logement de formation du copeau Couteau droit HSS Figure 87 Pr sentation de l outil de laboratoire Si l on se r f re l analyse de la croissance des haies paragraphe 2 3 3 les branches de ch taignier grandissent d environ 70 cm l ann e qui suit la taille Le diam tre de la base du rejet atteint alors les 10mm Avec cette physionomie de branche l utilisation d un outil de 400mm de diam tre de coupe nous permet de couper des branches poss dant un diam tre moyen minimum de 5mm De cette fa on nous usinons un maximum de longueur de la branche sans trop s occuper des branches trop fines incapables de faire de bonnes plaquettes Toutes les branches seront donc usin es mais la partie fine au bout de celle ci tombera terre Une hauteur de coupe importante permettr
260. tre ils ont publi des rapports sur le bocage frangais et ses possibilit s de revalorisation Certaines tudes sont men es par des institutions comme l INRA rattach es au minist re de l cologie et du d veloppement durable Pendant les ann es 1970 il y a eu une r elle volont politique d tudier les bocages la suite de quoi des colloques des ouvrages et la loi sur la protection de la nature ont t publi s Pourtant ces publications restent la plupart du temps des estimations orient es sur des applications locales 2 1 L organisation de la haie et du bocage Comme dans la plupart des pays europ ens en France le maillage bocager tr s li l levage de plein air a fortement diminu depuis les ann es 60 D sormais les pouvoirs publics soucieux de pr server ce patrimoine ont relanc des campagnes de replantation afin de rem dier aux probl mes engendr s par cette d bocagisation La d finition de bocage peut tre tr s large et peu de litt rature la d finisse de mani re pr cise il s agit de paysages ayant pour caract ristique la pr sence de r seaux de structures de v g taux ligneux Pour les haies c est galement d licat Tous les auteurs s accordent sur le fait que c est un alignement d arbres ou d arbustes Mais les crit res d appr ciation d un arbre ou d un arbuste sont parfois diff rents ainsi que la d finition d un alignement Pour notre tude nous 3
261. u pr c dent Ce chapitre traite galement des campagnes d essais avec les diff rentes volutions technologiques du prototype industriel Le dernier chapitre le chapitre 7 est consacr la conclusion g n rale des travaux de recherches ainsi qu aux perspectives que cela ouvre 20 Introduction 1 4 Un m tier nouveau l accoroutage 1 4 1 Consid rations g n rales L accoroutage est un terme invent par la soci t NOREMAT qui d signe l ensemble des activit s d entretien des accotements routiers Ce mot peut alors se d cliner en un m tier jusqu alors appel cantonnier ou paysagiste les accoroutistes Ce m tier encore mal connu poss de un domaine d action bien particulier que sont les accotements de bords de route Figure 8 lt lt s lt Voie de circulation __ lt gt Accotement Accotement Emprise globale 2 Figure 8 Exemple de profil de route ou le terrain d action des machines NOREMAT A ce jour on recense en France plus de 5 000 entreprises uvrant a l entretien des d pendances vertes Il y a actuellement 10 000 intervenants en accoroutage SNACC 8 La France constitue un des tous premiers march s en Europe pour l entretien des accotements routiers Ce m tier est caract ris par diff rentes prestations dont les principales sont les suivantes e Le fauchage constitue a r duire en hauteur de la v g tation herbac
262. u total Il s agit souvent de retraitement des propres d chets de l entreprise 2 1 1 Un combustible propre et abondant L arbre durant sa croissance absorbe le gaz carbonique de l atmosph re rejette de l oxyg ne et stock le carbone sous forme de mati re ligneuse C est la photosynth se qui fait que la for t g r e convenable est un puit de carbone Energie co solaire 1 1 HO atmaspheriq ue Fra ren Ta Se scha l ments Mmineraux FL Ca huns Pd sanant m Sol oo Figure 17 Cycle simplifi du carbone source biomasse normandie De plus le bois n est pas inerte lors de sa d gradation en milieu naturel il retourne l tat gazeux CO2 CHy Sa valorisation nerg tique correspond a la ma trise technologique de ce processus 189 Annexes avec production de chaleur En France la ressource en bois repr sente chaque ann e plus de 110 millions de tonnes dont la moiti n est pas valoris e Les d chets de bords de route font partie int grante de cette biomasse non revaloris e la fabrication d une machine de r cup ration des produits d lagage permettant de participer l avancement de la fili re 2 1 2 Des quipements de chauffage fiables et performants Gr ce des gros progr s techniques les constructeurs de chaudi res bois fabriquent des mat riels garantissant des rendements comparables aux chaudi res gaz ou fiou
263. ue A Vheure actuelle peu de documents d crivent les tenants et les aboutissants de ce type de combustible et les r f rences pr cises se font rares La norme autrichienne ONORME 7113 36 est la seule norme qui d finisse correctement les caract ristiques des plaquettes bois et en particulier la granulom trie Malgr tout une nouvelle norme europ enne est en cours d criture et doit sortir prochainement sur la qualit de fabrication et de livraison des plaquettes destin es au bois nergie Les grandeurs physiques qui caract risent les combustibles comme la biomasse sont les suivants e Degr d humidit sur brut du combustible e Pouvoir calorifique cette humidit e La granulom trie des particules e Le taux de fines particules et taux de cendres apr s combustion Des protocoles de mesures existent et sont plus particuli rement d taill s en annexe 3 Aucun document n est capable de fournir les caract ristiques exactes que les plaquettes doivent avoir Seuls quelques fabricants pr conisent un cahier des charges sous forme de fourchettes de valeurs Les chiffres suivants repr sentent des fourchettes constat s aupr s des contrats d approvisionnement de plaquettes aupr s des constructeurs ex HARGASSNER 37 ou encore directement aupr s des fabricants e Degr d humidit max 30 sur brut e Energie contenue du fait de l humidit maximum et de l essence de bois min 12000 kJ kg e La g
264. ue ce taux soit toujours en dessous de 3 de la masse totale de la livraison de combustible 3 7 Taux de cendres Les cendres sont des r sidus de combustion solides ne comportant plus aucune part combustible Le bois contient 0 3 1 de sa masse anhydre de substances min rales Malgr ces donn es le combustible bois est souvent charg en min raux 1 et plus de sa masse anhydre Ces cendres sont en g n ral vacu es dans un cendrier qu il faut vider r guli rement M me si les taux de cendres sont g n ralement faibles il devient int ressant d espacer les vidanges pour les grosses installations de chauffage Pour demeurer en relation avec les produits forestiers les d chets de bords de route ne doivent pas g n rer plus de 2 ou 3 de cendre L exp rience montre que le taux de cendre augmente de fa on significative avec la pr sence de feuillage et de terre cailloux Toujours dans optique d utiliser les plaquettes issus des haies de bord de route nous obtiendrons de meilleurs taux de cendres en laguant en hiver pas de feuillage pour les feuillus et r cup rant directement les branches sans les laisser tomber terre Le principe de la mesure est d crit dans la norme fran aise NF M 03 003 et est 206 Annexes le suivant l chantillon est incin r l air une temp rature de 815 C et est maintenu cette temp rature jusqu obtention d une masse constante Four chaleur ventil
265. ui plus que jamais l environnement n est plus l affaire de quelques secteurs cibl s il est l affaire de tous Il est galement l affaire du monde industriel qui comme l entreprise NOREMAT y voit une opportunit de d veloppement pour les ann es futures Ainsi consid rant que ce mouvement de prise de conscience est important ce fabricant de machines agricoles a souhait renouveler sa gamme d outils afin de les rendre plus modernes et donc plus en accord avec ces id es C est une des priorit s de NOREMAT depuis plusieurs ann es d j que d obtenir une NOuvelle REntabilit des MATe riels 1 2 Le partenariat CIFRE 1 2 1 Le Laboratoire d Etudes et de Recherches sur le Mat riau Bois Le LERMAB est un laboratoire de recherches sp cialis sur le mat riau bois dans toute sa diversit Il est compos de plusieurs groupes de travail portant chacun sur un domaine particulier Au sein du groupe g nie civil m canique usinage se situe l quipe de recherche sur l usinage du mat riau bois Ses travaux sont cibl s sur la compr hension et la ma trise des conditions de coupe au cours de l usinage du bois Le but final de ce type de recherche est de poss der un pouvoir d cisionnel quant l utilisation de telles ou telles conditions de coupe dans un proc d de fabrication de produits bois Par produits bois on entend tout l ment issu d une transformation m canique du mat riau De cette mani re o
266. us de l lagage de bord de route qui pour le moment sont laiss s sur place ne profitent personne et se d composent en produisant des gaz effets de serres 186 Annexe 2 LA FILIERE BOIS ENERGIE 187 Annexes 188 Annexes la suite du premier rapport la fili re bois nergie a t d sign e comme voie de valorisation principale des d chets de haies Des lors l entreprise avait besoin de renseignements suppl mentaires sur cette fili re que ce soit de fa on g n rale mais aussi sur l approvisionnement en combustible le mat riel de collecte le transport le s chage Cet annexe est galement un rapport remis l entreprise pour r pondre ces questions 2 1 G n ralit s sur la fili re La plupart des chiffres suivants sont tir s d une tude effectu e par Biomasse Normandie en 2003 qui traite du bois nergie en France Le bois nergie dispose de trois domaines d application qui repr sentent une consommation finale d nergie de 9 MTEP par an environ 40 millions de m quivalent bois rond e Le chauffage domestique on estime que en France un foyer sur deux est quip d un syst me de chauffage au bois b ches ou particules e Le chauffage collectif qui poss de deux logiques bien diff rentes les chaufferies de taille moyenne de 200 kW 1 MW et les plus grosses e Le chauffage dans l industrie qui est en l g re croissance avec 1000 installations a
267. usieurs phases de formation du copeau cette fois ci le copeau commence par tre plus pais et se termine de fa on plus fine L orientation du fil du bois limite la propagation de fissure et ainsi favorise la cr ation de copeaux de type IT selon GOLI 61 Figure 74 Formation du copeau en coupe rotative et travail en avalant 87 La production de copeaux et de plaquettes par coupe rotative du bois Lors de la formation de copeaux et plus forte raison de plaquettes de chauffage les ph nom nes de propagation de fissures interviennent tr s largement Selon McKenzie 41 l ar te tranchante contraint les fibres jusqu rupture de ces derni res Il a identifi cinq zones dans lesquelles les fissures peuvent appara tre Figure 75 Ces fissures sont dues aux contraintes de cisaillement en direction du fl aux contraintes de traction perpendiculaires au fil et la flexion des fibres autour de l ar te de coupe Mouvement s 3 i ES ks k i w Plan de mar coupe Ju FE 1 i 4 fl a M is H 3 Li 5 w k E 1 A x Kk k r a 7 i RE aca Te n F gt Figure 75 Les zones de rupture potentielle en mode de coupe A En distinguant le bois poss dant une bonne coh sion de fibres d un bois poss dant une mauvaise coh sion de fibres le d tachage de la plaquette se d roule diff remment Pour la bonne coh sion des fissures apparaissent au passage du couteau mais n influence
268. utilis s dans le transport des plaquettes du lieu o elles sont produites vers leur lieu de stockage ou d utilisation sont nombreux et la liste suivante est non exhaustive Les engins de transport sont en g n ral tri s en fonction de leur capacit de transport e Tracteur et remorque agricole 15 m3 e Camion porteur et conteneurs 2 ou 3 fois 35 m3 Les conteneurs permettent de ne pas immobiliser les camions lors du chargement des plaquettes En effet le remplissage des plaquettes peut se faire dans un conteneur sans camion tre entrepos sur le bord de la route puis charg et emmen par le camion plus tard e Camion semi remorque benne basculante 70 m3 Ce type de transport est en g n ral utilis pour des livraisons sur courtes distances Leur hauteur de bennage varie de 2 5 4 m tres 196 Annexes e Camion chargement pneumatique camion souffleur Ce type de camion fonctionne mieux avec des combustibles secs granul s plaquettes s ches Faute de quoi il existe des risques de colmatage et de bourrage 2 5 Stockage et s chage En g n ral les branches sont regroup es en tas avant d tre broy es afin de commencer faire s cher le bois De plus l op ration de d chiquetage sera alors plus organis e et la productivit du chantier grandement am lior e Une fois broy es les plaquettes peuvent tre stock es et s ch es en ext rieur ou sous abri Le s chage permet d
269. ux ou amendement organique commercial compost de d chets verts e L utilisation en reconstitution du sol ou rev g talisation pour espaces verts ou sites d grad s centre d enfouissement technique friches industrielles e L utilisation en m lange avec d autres produits pour la fabrication d engrais organiques ou organo min raux Mati res premi res D chets de bords Produits finis de routes Compost arriv maturation et cribl diff rentes granulom trie D chets verts et M lange ligneux Broyage Humides D fibrage Faibles diam tres Mauvaise rectitude Pr sence de feuilles Mati re organique Oxydation de broy e d fibr e et la mati re Figure 12 Process du compostage On estime environ 20 tonne le co t de traitement des d chets verts par compostage pour une revente environ 30 la tonne Ces co ts sont dus la surface mobilis e la manutention des tas etc source ADEME 1 4 Le bois nergie L exploitation foresti re l lagage et le d frichage produisent un grand nombre de branches et r sidus qui peuvent tre d chiquet s pour l alimentation de chaufferies automatiques Il en est galement de 183 Annexes m me pour les d chets de bords de route La fabrication des plaquettes peut se faire sur chantier l aide de broyeurs mobiles plus ou moins gros sur bois frais 60 d humidit ou ayant s ch sur place 30 d humidit Il f
270. vance par dent 0 5 mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Comme les lames de scies a ruban corps acier et dents stellites et carbures Utilisations connues D coupe de bois et de m taux parquet multilame Fournisseurs connus FOREZIENNE pour les lames WINTERSTEIGER pour la machine Notes 15 C Observations _ _ _ Prix Dans le m me gamme que me que les lame de scie ruban Disponibilit Un peu moins de fabricant Facilit d adaptation Moins de probl me de tensionnage stable Capacit s de coupe Alternatif vitesse de coupe plus faible Usure idem lame ruban et circulaire S curit idem lame ruban Qualit de coupe idem lame ruban Facilit d utilisation sur chantier Meilleure tenue de la lame que la ruban Observations Largeur de coupe 1 3 mm les calculs sont pris pour une lame de d coupe de parquet WINTERSTEIGER 550 coup min 250mm de course avance 2km h pas de dents 15mm Total 22 214 Annexes Rotor couteaux tranchant Mouvement Rotatif Mode de coupe Vitesse de coupe 45 m s Avance par dent 8 mm Sens de coupe Opposition Mat riaux Corps acier et couteaux acier ou carbure Utilisations connues Corroyage des pi ces bois Fournisseurs connus Tous les fournisseurs classiques d outils a bois GUILLEN LEITZ LEUCO Notes 1 5 el OP Prix Mat riaux classiques mi mais massifs Disponibilit Outils disponibles par la fili re bois classique Fac

Analyse et conception d`un outil de coupe pour la valorisation

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