Efficacité et flexibilité réunies

Un niveau élevé d'intégration des processus et une automatisation complète sont les facteurs décisifs pour atteindre l'efficience requise dans la fabrication de boîtes à fusibles pour les véhicules utilitaires agricoles. L'équipement de production est flexible grâce à sa modularité. Le transformateur de matières plastiques REINERT décrit le projet récemment achevé comme une étape importante et souligne l'excellent travail d'équipe avec ses partenaires MAIER et WITTMANN.

En termes d'expertise technologique, REINERT a une longueur d'avance. En se concentrant sur l'industrie automobile, le transformateur de matières plastiques peut offrir une gamme large de services, y compris l’injection multi-composants, ainsi que l'injection gaz, diverses techniques de dépose d’inserts, la production en salle blanche et même le traitement de feuilles Organo pour fabriquer des pièces légères. « Nous sommes également souvent sollicités en tant que partenaire de développement, en particulier lorsque la tâche est délicate », explique Jürgen Hahn, directeur général de REINERT Kunststofftechnik GmbH & Co. KG, lors de notre visite au siège de l'entreprise à Bissingen an der Teck, en Allemagne - et le composant qui se trouve devant nous sur la table de la grande salle de conférence est certainement assez complexe.

Il s'agit d'une boîte à fusibles pour véhicules utilitaires agricoles, composée de deux boîtes noires assemblées par scellement, de nombreuses inserts et vis, ainsi que de supports latéraux pour maintenir le couvercle en place après l'installation électrique. « Les deux boîtes sont sorties de la presse à injecter sous forme d'ensembles complets, y compris les joints et les inserts métalliques, à l'exception des supports rouges », explique fièrement Christoph Klement, chef de projet adjoint chez REINERT. "Ce projet est vraiment une étape importante pour notre entreprise.

18 variantes et d'autres produits en succession rapide

Le défi dans ce projet n'était pas seulement la pression des coûts élevés, qui est, depuis longtemps, assez courante dans le secteur automobile, mais plutôt la nécessité de combiner les coûts unitaires les plus bas possibles avec une flexibilité extrêmement élevée de la cellule de production. En effet, les boîtes à fusibles de REINERT sont produites en 18 variantes différentes. Il était également nécessaire de permettre à la cellule de production hautement automatisée d'être pleinement utilisée en fabriquant d'autres produits.

« C'est la tendance », souligne Alen Cevra, directeur général de MAIER Maschinen- und Werkzeugbau GmbH, qui est chargé de développer le processus de production intégré et l'automatisation correspondante. "Ici, en Allemagne, nous avons de plus en plus souvent affaire à une large gamme de produits différents et, par conséquent, à des lots de petite taille. Cela exige des processus de réglage des machines rapides et simples, ainsi que la flexibilité nécessaire pour réajuster fréquemment les composants de la cellule de production aux nouvelles exigences."

Avec son siège à Markgröningen, en Allemagne, et un autre site dans le voisinage immédiat de REINERT à Bissingen, MAIER est spécialisée dans la conception et la production de machines et de solutions d'automatisation complexes et personnalisées. MAIER soutient déjà depuis de nombreuses années l'entreprise de moulage par injection REINERT dans le développement d'équipements de production pour des pièces extrêmement complexes. « M. Klement est venu nous voir avec un dessin CAO de la pièce », raconte M. Cevra. C'était au début de l'été 2022. Moins d'un an plus tard, la cellule de production entièrement automatisée était déjà livrée. Ce succès est le fruit d'un excellent travail d'équipe entre toutes les entreprises participantes. "Le facteur clé est la communication. Nous pouvons discuter de tout ouvertement, même en cas de divergences d'opinion occasionnelles, et nous savons tous que nous pouvons compter les uns sur les autres", souligne Andreas Schramm, directeur général de WITTMANN BATTENFELD Deutschland GmbH, le troisième partenaire du projet. WITTMANN a livré un grand robot cartésien W832 PRO, qui manipule les inserts ainsi que les pièces finies et sert ainsi de lien entre le processus de moulage par injection et les étapes de traitement ultérieures.

Un robot cartésien maîtrisant de nombreuses tâches différentes

Malgré une automatisation poussée, le processus de production commence aujourd'hui par un travail manuel alors que le projet en est encore au stade de la pré-série. Les inserts doivent être triés dans des plateaux interchangeables. Il existe trois types d'inserts, qui sont nécessaires en nombre différent pour chaque modèle de boîte à fusibles. Par conséquent, il existe trois plateaux interchangeables différents qui sont placés dans un tiroir après avoir été remplis et qui sont ensuite acheminés vers la cellule de production. Les robots prennent alors le relais. Tout d'abord, un petit robot à six axes entre en jeu, dont la tâche consiste à disposer les prises et les vis nécessaires pour une boîte à fusibles dans les dimensions de la grille spécifiée. Le robot WITTMANN W832 PRO prend les inserts et les place dans la cavité inférieure du moule rotatif à l'intérieur de la presse à injecter. Immédiatement après, la pince retire de la cavité supérieure la pièce moulée finie du cycle précédent. Dans le moule à 1+1 cavités, le corps de base est formé en premier. Le composant dur est un polyamide renforcé de fibre de verre et ignifugé. Après rotation du moule, le second composant, un matériau TPE, est directement moulé pour assurer l'étanchéité du bord supérieur de la boîte à fusibles. Simultanément, l'élément de base suivant est formé dans la partie inférieure du moule.

Parallèlement au processus de moulage par injection, le robot W832 PRO effectue également une tâche d'assemblage ainsi qu'un contrôle qualité approfondi. Depuis la presse à injecter, le robot achemine d'abord la pièce vers la station d'assemblage. À la base du modèle noir de boîte à fusibles qui sortait du tapis de distribution le jour de notre visite, il y a quatre petits trous. Plus tard, lorsqu'ils seront installés dans le véhicule, ils serviront à la ventilation. Ils sont actuellement recouverts d'une membrane de silicone. Pour ce faire, le robot maintient la boîte à l'horizontale au-dessus de la station d'assemblage, ce qui permet à l'emboutisseur de poser le joint avec précision.

Pour le contrôle de qualité, MAIER a installé un système de caméras juste à côté de la station d'assemblage. Le robot doit déplacer la pièce de seulement 20 centimètres vers la droite. Les servo-axes rotatifs du robot W832 PRO déploient ici tous leurs atouts, car ils doivent présenter à la caméra, en succession rapide, trois points critiques différents de la pièce moulée. Tout d'abord, la membrane en silicone qui vient d'être montée. On vérifie que la membrane a été montée correctement et que les trous situés en dessous, d'un diamètre de 1 mm seulement, sont tous ouverts. À ce stade, la caméra LED installée sur le préhenseur s'allume afin de prendre des photos parfaites pour l'évaluation. Après avoir vérifié la valve de ventilation, le robot tourne la pièce pour donner à la caméra une vue claire sur le joint TPE. La caméra se concentre précisément sur la partie du joint qui pénètre le plus profondément dans le composant dur. « Si cette partie est complètement remplie, le reste du joint est également impeccable », explique Fabio D'Amato, directeur de l'exploitation de MAIER. Enfin, le codage du connecteur est contrôlé. Si le système de traitement d'images signale trois fois OK, la W832 PRO dépose alors la boîte à fusibles sur le tapis de sortie et prend immédiatement un nouveau jeu d'inserts pour le cycle suivant.

Communication en temps réel au-delà des frontières de l'entreprise

Pour permettre un changement extrêmement rapide d'un modèle de boîte à fusibles à un autre, il n'y a pas 18 moules différents, mais plusieurs inserts de moules et pinces différents. Les pinces ont fait l'objet d'un travail de coordination particulièrement important. Où placer les vannes ? Comment guider la chaîne d'énergie pour que l'outillage en bout de bras puisse tourner la pièce dans le temps le plus court possible ? Et comment économiser du poids ? L'équipe de WITTMANN s'est penchée sur tous les détails et a exploité tous les potentiels d'efficacité.

Plus le bras du robot est léger, plus la marge de manœuvre est grande pour le poids de la pince et des pièces à déplacer. De plus, la légèreté a un effet positif direct sur l'efficacité énergétique - un sujet qui tient particulièrement à cœur aux décideurs de REINERT. Ils sont heureux de constater que le robot linéaire WITTMANN est équipé d'une fonction durable. Grâce à l'EcoMode, le robot varie la vitesse de ses mouvements. La machine de moulage par injection règle l'horloge avec son temps de cycle. Le robot utilise pleinement cette fenêtre temporelle, ce qui signifie que la plupart du temps, il se déplace plus lentement que ce qui est techniquement possible. Cela permet d'économiser de l'énergie tout en protégeant le mécanisme dans l'intérêt d'une longue durée de vie du robot.

Pour assurer la communication entre tous les composants de la cellule de production - y compris la machine de moulage par injection, les deux robots, la station d'assemblage et le système de traitement d'images, tous provenant de différents fabricants et équipés de leurs propres systèmes de contrôle - ils sont interconnectés via Profinet. Cette norme Ethernet industrielle conçue pour la communication en temps réel garantit un processus fluide et facilite le démarrage de la production après le réglage de la machine. Avant que l'unité de contrôle centrale de la cellule d'automatisation ne lance le processus de production, elle vérifie si le programme correct a été défini sur la machine de moulage par injection et sur le robot linéaire. Le système de réseau permet également une intervention rapide à distance en cas de dysfonctionnement. Les ingénieurs spécialisés de MAIER peuvent accéder à la cellule de l'extérieur pour vérifier le système de commande de tous les composants individuels et visionner les images des caméras de l'assurance qualité. « WITTMANN est le partenaire d'intégration idéal », déclare D'Amato. "Tous les robots n'offrent pas autant de flexibilité et d'ouverture.

La facilité d'utilisation est essentielle

WITTMANN était déjà bien connu de REINERT bien avant que le projet de boîte à fusibles ne démarre. De nombreux autres robots WITTMANN fonctionnent sur le site de production de Bissingen, et les produits de WITTMANN sont également utilisés dans les deux autres usines de REINERT en Tchécoslovaquie et en Roumanie. « Les membres de notre personnel de production sont très compétents et familiarisés avec la programmation et l'utilisation des robots de WITTMANN », déclare M. Klement. "Ceci est principalement dû à la facilité d'utilisation et à la continuité de la logique de fonctionnement à travers de nombreuses générations de robots.

Au début du projet, un robot articulé pour les tâches d'insertion, de retrait, d'assemblage et de contrôle de qualité a été brièvement envisagé. Mais REINERT a délibérément renoncé à cette option. « J'ai toujours dit que les choses devaient rester aussi simples que possible », explique Jürgen Hahn. « Cela minimise le risque d'erreur, et nos opérateurs de machines sont très enthousiastes et très motivés ». Le directeur général connaît également les autres avantages de WITTMANN : "Les robots sont robustes et durables ; nous bénéficions d'un excellent service. "

Orienté vers la croissance

En étroite collaboration, REINERT, MAIER et WITTMANN ont optimisé l'automatisation de l'ensemble du processus pour une efficacité et une flexibilité maximales. Chaque détail a été analysé afin de répondre à toutes les exigences tout en maintenant les coûts à un niveau raisonnable. Les programmeurs et les experts en logiciels de WITTMANN ont également été mis à contribution. « Chaque fois que quelque chose devait être reprogrammé, il suffisait d'un appel téléphonique et le travail pouvait commencer immédiatement », explique M. D'Amato.

La cellule de production est conçue pour produire jusqu'à 400 000 assemblages par an. Dans la présérie, 50 000 boîtes à fusibles pour véhicules utilitaires agricoles sont produites pour commencer. Il n'est pas possible de prévoir à quelle vitesse le nombre d'unités pourra augmenter. Pour commencer, la cellule de production doit être pleinement utilisée avec d'autres pièces tout aussi complexes. « Le concept de base de la cellule de production nous laisse toutes les options ouvertes », explique Christoph Klement. Dès que les boîtes à fusibles prendront leur essor, les plateaux actuellement remplis manuellement pourront très facilement être remplacés par des bols vibrants, des trémies et des séparateurs. L'équipement pourra alors assurer une production autonome pendant huit heures.