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Turbines à gaz en France : Tout inclus mais à la carte

Machine de ponçage vertical Berthiez RVU dans la production de turbines à gaz de General Electric

« C’est fini », telle était la devise chez General Electric Energy Products France pour le traitement jusqu’ici très couteux des composants de turbines à gaz aux multiples étapes. Le groupe a ainsi décidé d’opter pour un traitement complet et très précis des éléments de commande sur les machines de ponçage Berthiez RVU 2800/250.

La transition énergétique dépend des nouvelles turbines à gaz performantes, qui sont notamment utilisées dans les nouvelles centrales combinées gaz et vapeur propres et efficaces. En conséquence, les exigences en matière de systèmes d’usinage à haute précision, à faible vibration et en même temps très productif des éléments moteurs sont également élevées. La société Starrag SAS, ligne de produits Berthiez, de Saint-Étienne s’est fait un nom dans le secteur de l’énergie avec ses grandes machines de ponçage et tournantes verticales. Ainsi, l’usine de GE Energy Products Europe en Bourogne, France fabrique des disques de turbines à gaz en acier et Inconel avec quatre machines-outils Berthiez, qui n’instaurent pas uniquement des standards élevés en matière de précision (concentricité et battement axial inférieurs à 2,0 µm). Au cours de l’année 2019, une cinquième machine sera livrée.

30% de gain de productivité

Objectif XXL : la table tournante de la machine de ponçage vertical Berthiez RVU 2800/250 permet le positionnement à 5 µm de composants très lourds, jusqu’à 20 t grâce à l’hydrostatique.

Le réusinage est de l’histoire ancienne

« L’objectif principal lors de l’achat de ces machines est d’augmenter notre capacité de production », explique Patrick Kaufmann, chef de projet chez GE Energy Products. « Nous y parvenons notamment en réduisant les cycles de machine et les étapes de réusinage, ce qui permet de respecter plus rapidement nos critères de qualité. »

La nouvelle recette du succès consiste en un traitement complet très précis, avec des exigences particulières de la part de GE : « En raison des exigences particulières de nos produits, nous ne pouvons pas réusiner la pièce nécessitant plusieurs étapes de travail. C’est pourquoi nous avons opté pour une machine multifonctionnelle. Elle répond à toutes nos exigences d’usinage. Ainsi, la pièce à traiter n’a besoin d’être fixée qu’une seule fois. En outre, cela permet de satisfaire aux exigences strictes en matière de précision des dimensions. »

l s’agit ici des rectifieuses Berthiez RVU 2800/250, qui permettent de rectifier, tourner, fraiser et réaliser des mesures en ligne de grands composants pouvant peser jusqu’à 20 t (diamètre : max. 2 500 mm ; hauteur : jusqu’à 1 500 mm) en un seul serrage. L’investissement était nécessaire, car depuis l’acquisition des deux premières rectifieuses verticales Berthiez RVM en 2002, les conditions de production ont beaucoup changé. Ainsi, les pièces à traiter sont de plus en plus grandes, tandis que le degré de tolérance ne cesse de diminuer. « Nous devions donc trouver un constructeur de machines qui pouvait allier résistance, stabilité lors du traitement et précision », souligne Kaufmann. « À cela s’ajoute un environnement spécial et en mutation. Nous avons donc besoin de machines qui nous permettent de continuer à développer nos produits avec des coûts d’investissement les moins élevés possibles. »

Précision à 5 µm : Positionnement de pièces de plusieurs tonnes

Par exemple, le grand plateau avec une rotation jusqu’à 200 tr/min, un entraînement de 51 kW, un mandrin de serrage et une unité de positionnement hydraulique permettant de centrer même des pièces très lourdes avec une tolérance de 5 µm, assure un traitement extrêmement précis. Une tête d’usinage pivotante à ± 90°, multifonctionnelle, se déplaçant sur les axes linéaires X et Z permet de mettre les différents outils en position. Une broche de fraisage de 45 kW (vitesse de rotation max. de 6 000 min-1) actionne les meules et les outils de perçage et de fraisage. Les outils de tournage et le palpeur de mesure sont fixés séparément.

Un des principaux avantages de la tête multifonctionnelle est l’intégration de deux entrées indépendantes et complémentaires, qui comportent respectivement une meule de dressage au diamant et une buse adaptées à la forme du disque abrasif. Ces deux accessoires sont disposés sur deux axes linéaires contrôlés qui s’adaptent à l’usure de la meule et assurent un dressage et un graissage efficaces en continu (40 bars, 300 l/min) de chaque meule. Ainsi, le dressage sur une station de dressage éloignée est inutile. C’est cet allègement de travail qui contribue aussi grandement à améliorer la productivité.

Gains de productivité supplémentaires : production sans surveillance humaine avec le robot

Pour augmenter encore davantage la productivité, en 2015, le client de longue date de Starrag du secteur énergétique a commandé encore trois autres Berthiez RVU 2800/250 avec de nouveaux systèmes de changement d’outils robotisés permettant un travail sans personnel. Cette automatisation a eu un effet positif sur la production : l’intégration d’un robot dans le chargeur d’outils permet de loger tous les outils dans un seul chargeur. « Le plus grand avantage qui en découle est la suppression de composants, en comparaison avec nos anciens tours, notamment avec jauge et glissière », explique Kaufmann. « En plus, la machine peut traiter des éléments aux dimensions plus importantes. » Avec l’utilisation d’un robot au lieu d’un changeur de palettes, l’entreprise a besoin de moins d’outils en stock, car un outil permet différents usages. « Cela nous a permis de réduire considérablement les coûts. Aujourd’hui, nous pensons pouvoir continuer dans cette voie. » Dans l’ensemble, l’expert a calculé un gain en productivité de près de 30 %.

Le robot a un accès direct à sept palettes, ainsi qu’à 78 outils de tournage, perçage et fraisage. Chaque palette est composée de la meule, de son rouleau de dressage et de sa buse, qui sont tous deux ajustés à la forme de la meule. Il sélectionne respectivement l’outil ou le meulage nécessaire et l’installe directement sur la tête d’outil. Une commande numérique facilite l’utilisation et la programmation (Siemens Sinumerik 840 D sl) sur l’interface utilisateur Berthigrind de Starrag, qui tient également compte des carac-
téristiques particulières du nouveau système de changement robotisé. Il s’agit de la cerise sur le gâteau numérique d’un modèle de réussite étendu à l’industrie 4.0. Il s’adapte bien à la stratégie du grand groupe énergétique, qui selon Kaufmann est « toujours à la recherche de nouvelles technologies performantes, pouvant s’adapter à différents processus pour permettre de continuer à améliorer nos produits. »