Usinage de porte-satellites en deux positions de serrage

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Usinage de porte-satellites en deux positions de serrage

L’efficacité a un nom : Heckert T45

Depuis plus de deux ans, Voith fabrique à Garching des porte-satellites pour boîtes de vitesses pour autobus sur une installation de production robotisée unique en son genre. Parmi les principaux éléments figurent deux centres d’usinage compacts à cinq axes avec fonction rotative Heckert T45. Chacun d’entre eux assure un usinage complet en seulement deux positions de serrage. L’effet est impressionnant : Auparavant, la fabrication conventionnelle s’effectuait sur un total de neuf machines. La surface nécessaire a désormais été divisée par quatre, tandis que le temps d’usinage a diminué de 30 %, chaque composant ne nécessitant plus que 20 % du temps de passage.

Imaginez que vous vous déplaciez en bus à travers la ville : Il s’arrête pour laisser les passagers monter et descendre, redémarre, accélère, freine, s’arrête à nouveau, et ainsi de suite. Vous ne remarquez aucun à-coup au démarrage, vous n’entendez aucun bruit lors du changement de vitesse ? Il est alors fort probable que le bus soit équipé d’une boîte automatique Voith DIWA. « DIWA » se réfère au convertisseur de différentiel intégré à la boîte de vitesses. Celui-ci permet un démarrage régulier sur une plage de vitesses dans laquelle les autres boîtes de vitesses doivent changer deux ou trois fois de rapport. Actuellement, ce sont plus de 160 000 boîtes de vitesses automatiques DIWA qui sont en service dans le monde entier. Ce n’est pas sans raison que les innovations et la qualité supérieure des boîtes de vitesses DIWA sont si appréciées des passagers, des chauffeurs et par conséquent, des compagnies et des constructeurs de bus. D’autant plus qu’elles garantissent une meilleure rentabilité grâce à une consommation de carburant réduite. Toutefois, les innovations techniques ne sont pas les seules à avoir contribué à ce succès. En effet, le respect des délais de livraison, la flexibilité et un rapport qualité-prix compétitif sont tout aussi importants. « Nous vérifions en permanence les possibilités d’optimisation de notre fabrication », déclare Friedrich Oberländer, directeur de la technologie de production chez Voith Turbo, au siège de Heidenheim, en Allemagne. « Nous nous concentrons sur l’optimisation du degré d’automatisation, sur les données technologiques dans les processus et sur la manière dont nous pouvons rendre les parties non automatisées intelligentes pour les collaborateurs. »

Friedrich Oberländer, directeur de la technologie de production chez Voith Turbo

« L’automatisation de l’installation de fabrication nous permettra à l’avenir de mieux gérer les ressources et d’employer efficacement notre main-d’œuvre qualifiée. »

Les concepts de fabrication au banc d’essai

Ces exigences s’appliquent également au site de Garching, où sont produites les boîtes de vitesses de Voith. « Nous veillons à assurer un degré d’intégration élevé de la fabrication afin de pouvoir gérer notre flexibilité et notre rentabilité », explique Vincent Ross, directeur de fabrication à Garching. « Cependant, nous devons constamment remettre en question les processus afin de découvrir d’éventuelles possibilités d’optimisation. » Concernant l’installation de fabrication, les responsables ont constaté, en 2018, la nécessité d’améliorer les porte-satellites montés dans les boîtes de vitesses DIWA actuelles. De plus, le processus de fabrication était alors séquentiel et comportait plusieurs étapes, ce qui ne correspondait plus aux possibilités techniques. « Il était impératif de rationaliser le processus et d’utiliser des technologies innovantes », souligne Friedrich Oberländer, responsable de ces questions sur l’ensemble du site. « Pour les produits de série, nous nous sommes fixés comme objectif d’associer une automatisation maximale à une technologie de fabrication optimisée. »

Friedrich Oberländer, directeur de la technologie de production chez Voith Turbo

«Pour les produits de série, nous nous sommes fixés comme objectif d'associer une automatisation maximale à une technologie de fabrication optimisée. »

Heckert T45 – la clé d’une fabrication optimisée

Friedrich Oberländer s’en est fait une idée en visitant le stand Starrag au salon AMB 2018. En voyant la toute nouvelle machine compacte à cinq axes avec fonction de rotation Heckert T45, il a reconnu son potentiel pour la fabrication de porte-satellites. « Grâce à sa conception robuste et surtout à son plateau rotatif rapide et performant, ce centre d’usinage peut réaliser l’ensemble du processus de fabrication, qui comportait jusqu’à présent six étapes, sur une seule machine et en seulement deux serrages. » De nombreux entretiens ont ensuite eu lieu avec les constructeurs de machines Starrag de Chemnitz, ainsi qu’avec d’autres fabricants de centres d’usinage à cinq axes. Vincent Ross, impliqué dans le processus de décision, rapporte : « Nous avons établi une analyse structurée intégrant la prise en compte des risques avant de prendre la décision de choisir l’installation Starrag. » Friedrich Oberländer présente l’argument principal : « Starrag était alors le seul fournisseur à proposer, avec la Heckert T45, un centre de fraisage-tournage compact comprenant une palette de 400 pièces et les vitesses et couples nécessaires à notre utilisation. Les expériences positives du passé ont également joué un rôle. Après tout, nous sommes clients de Starrag depuis longtemps et sommes très satisfaits de nos centres d’usinage Heckert et de l’assistance. »

Vincent Ross, Voith Turbo, directeur de fabrication à Garching

« Depuis au moins 24 mois, nous pouvons attester d’un OEE supérieur à 90 %. »

Un partenariat de développement réussi

Voith et Starrag ont travaillé en étroite collaboration dans le cadre de la planification conceptuelle de l’installation de production. Vincent Ross explique : « Nous avons envisagé plusieurs concepts, y compris un système de transfert sans robotique. Mais en suivant notre stratégie consistant à rendre l’automatisation aussi flexible que possible, nous avons opté pour une solution avec bras robotisé articulé. Celle-ci nous permet non seulement de charger et de décharger des composants, mais aussi d’automatiser le changement d’équipement des machines. »

Pour la mise en œuvre, Starrag a fait appel à un spécialiste externe de l’automatisation. Dans cette constellation de trois, une cellule de fabrication a été crée, composée de deux centres d’usinage Heckert T45 et d’un robot doté d’une capacité de charge de 500 kg au maximum. Elle contrôle les ébauches qui lui parviennent et charge ou décharge les deux centres d’usinage. En cas de changement de série imminent – trois porte-satellites différents sont actuellement usinés dans 20 variantes au total – elle prépare en parallèle les pinces nécessaires et change les dispositifs de serrage dans les machines. Les pinces et les dispositifs composés de palettes, de vérins de soubassement et de mandrins de serrage sont déjà prémontés dans le système de stockage de la cellule robotisée. Les ébauches et les porte-satellites entièrement usinés sont transportés dans l’installation ou hors de celle-ci sur deux bandes convoyeuses indépendantes.

Friedrich Oberländer, directeur de la tech- nologie de production chez Voith Turbo

« Le fait de pouvoir passer d’une variante à l’autre en un minimum de temps nous a permis d’être beaucoup plus flexibles. »

Les facteurs décisifs : compétence et engagement des collaborateurs

« Ensemble, nous avons réussi à installer un tout nouveau système de fabrication pour porte-satellites dont l’efficacité continue à susciter notre enthousiasme », explique Vincent Ross. Ce faisant, il souligne un facteur décisif : les personnes impliquées. « Les compétences élevées, l’expertise et l’engagement des collaborateurs de Voith et des spécialistes de Heckert ont permis de matérialiser notre idée d’un usinage complet automatisé sur une machine en deux positions de serrage. » Vincent Ross ne manque pas de rappeler que le chemin a été semé d’embûches. Les Heckert T45 installés étaient les premiers modèles de série d’une machine de conception récente qui jusque-là n’avait jamais eu à résister à un tel fonctionnement continu. Ainsi, au début, le raccord rotatif a subi une usure prématurée, qui a cependant été endiguée à la satisfaction de tous après une adaptation conceptuelle de la construction. Starrag a également réussi à améliorer le magasin de courroies dentées : Le matériau utilisé pour la courroie s’est montré vulnérable au liquide de refroidissement utilisé par Voith. Il a donc été remplacé par un nouveau matériau après des essais appropriés. Friedrich Oberländer mentionne en outre que des difficultés sont apparues au niveau de la force de retenue dans la position de serrage OP 20. Celles-ci ont ensuite été éliminées grâce à un revêtement spécial des pinces de serrage. « C’est ensemble que nous avons recherché, trouvé et surtout soigneusement mis en œuvre des solutions à tous les problèmes », affirme Friedrich Oberländer. « C’est ce qui caractérise des partenaires comme Starrag. »

Productivité de la surface nettement plus élevée

Vincent Ross approuve et se réjouit de la disponibilité désormais atteinte : « Depuis au moins 24 mois, nous pouvons attester d’un OEE supérieur à 90 %. » Avec la nouvelle installation, son équipe fabrique chaque année des porte-satellites d’un volume à cinq chiffres, soit à peu près l’équivalent du volume précédent. Toutefois, l’espace nécessaire est réduit d’environ 75 % tandis que le temps de traitement a diminué d’environ 80 %. Ceci est principalement dû à la nette réduction des temps de montage et d’attente. Par ailleurs, le temps de traitement net a été réduit d’environ 30 %. « Ce qui compte le plus en termes de rentabilité, c’est l’engagement des collaborateurs », ajoute Friedrich Oberländer. « L’automatisation de l’installation de fabrication nous permettra à l’avenir de mieux gérer les ressources et d’employer efficacement notre main-d’œuvre qualifiée. »

De nouvelles perspectives

Les répercussions pour le client revêtent une grande importance. « Le fait de pouvoir passer d’une variante à l’autre en un minimum de temps nous a permis d’être
beaucoup plus flexibles. Nous pouvons ainsi réagir beaucoup plus rapidement aux demandes des clients », déclare Friedrich Oberländer. « Par ailleurs, cette installation nous ouvre de nouvelles perspectives », assure Vincent Ross, « car notre nouvelle cellule permet de fabriquer les porte-satellites pour la DIWA 6 ainsi que pour son successeur, la boîte de vitesses hybride légère à 7 rapports DIWA NXT, avec un processus fiable et des coûts optimisés. Même le passage à de futures versions de boîtes de vitesses ou à des composants comparables ne posera aucun problème. »

Friedrich Oberländer, directeur de la tech- nologie de production chez Voith Turbo

« C’est ensemble que nous avons recherché, trouvé et surtout soi- gneusement mis en œuvre des solutions à tous les problèmes. »

Sabine Kerstan

Starrag Content Manager

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