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Quand rapidité et précision doivent aller de pair …

Starrag a équipé le centre d’usinage 5 axes d’aubes LX 051 d’un robot 6 axes destiné au chargement, au déchargement et au repositionnement des composants. Cette cellule robotisée fl exible travaille de manière précise et rapide, ce qui est idéal pour de nombreux clients de l’industrie aéronautique et de la technique énergétique. En outre, Starrag utilise de telles cellules robotisées pour répondre à des pics de production à la demande du client ou fabriquer des prototypes en un rien de temps, comme pour le fournisseur aéronautique belge Techspace Aero.

Les ateliers de fabrication de prototypes sont sous pression. Ils doivent en effet garantir des temps de conception courts, afi n de commercialiser les nouveaux produits le plus vite possible. L’industrie aéronautique ne fait pas exception. Starrag AG, dont les machines répondent aux spécifi cités de la branche, aide ses clients sur ce point. La société exploite un Center of Production Excellence, abrégé CPE, à son siège social de Rorschacherberg (Suisse). Ce centre d’applications est pourvu de centres d’usinage 5 axes dernier cri, qui permettent la production de surfaces d’écoulement les plus diverses et de composants à la structure complexe. Les technologues de Starrag y perfectionnent de nouveaux processus d’usinage exigeants. Ils acceptent également les demandes de clients de production de prototypes et réduisent les goulots d’étranglement lors de la production d’aubes de turbines et compresseurs, de turbines, de disques et de pièces de structures complexes.

Tout-terrain : la cellule robotisée flexible

Le CPE renferme notamment une cellule de fabrication automatisée, dont l’élément central est le centre d’usinage LX 051. Starrag a conçu la série LX spécialement pour l’usinage simultané 5 axes effi cace et très précis d’aubes de turbine. Un robot 6 axes est intégré à cette machine. Il assure une grande fl exibilité grâce à sa programmation libre. Il mécanise non seulement le chargement et le déchargement, mais peut également se charger du repositionnement automatique des composants, en fonction de la tâche de production, supporter des processus de mesure intégrés, etc.

Cette cellule robotisée est le fruit d’une expérience longue de dizaines d’années dans la conception de machines-outils et d’outils spéciaux ainsi que le résultat du grand savoir-faire de Starrag en matière de fabrication de prototypes, de production en série d’aubes de turbine et de mécanisation des processus.

Rainer Hungerbühler, responsable du segment de marché Aero Engines & Power Turbines, est convaincu par le robot : « Par sa fl exibilité et son exploitation facile automatique, il représente un grand avantage pour le client. D’ailleurs, nous en avons déjà livrés beaucoup. Mais notre propre cellule robotisée au CPE a aussi fait ses preuves à plusieurs reprises – récemment pour la société Techspace Aero en Belgique, un grand fournisseur de l’industrie aéronautique. »

Fabrication rapide en plusieurs cycles

Techspace Aero, une entreprise du groupe français Safran, est le leader mondial du marché en termes de conception et de fabrication de compresseurs basse pression pour les moteurs d’avions civils. Aujourd’hui, grâce à un développement performant ces dernières années, un avion pourvu d’un compresseur basse pression de Techspace Aero décolle toutes les deux secondes. L’entreprise a donc connu une progression fulgurante et compte aujourd’hui 1 450 travailleurs. Son dernier chiffre d’affaires annuel s’élevait à 650 millions d’euros.

Techspace Aero a récemment été chargé de construire un compresseur basse pression puissant pour un nouveau réacteur. Afi n de pouvoir respecter le calendrier exigeant des tests spéciaux de fonctionnement, un nouveau lot d’aubes était nécessaire. En raison du délai de conception rapide du nouveau moteur d’avion LEAP, qui remplacera dans quelques années son prédécesseur, le CFM56, l’un des meilleurs moteurs d’avion de la dernière décennie, il fallait fabriquer et tester en très peu de temps les nouvelles aubes de compresseurs conçues.

Tom Henkes, ingénieur des procédés à Techspace Aero, explique : « Lors de ma dernière visite à Starrag à Rorschacherberg, j’ai vu la cellule robotisée basée sur le LX 051 et j’ai apprécié sa fl exibilité et son autonomie. Je me demandais si la fabrication des lots d’aubes dont nous avions besoin était réalisable en à peine quelques semaines et j’ai constaté que c’était le cas. Le robot nous a permis de construire les aubes à un rythme de trois cycles sur une semaine de sept jours en réduisant considérablement le nombre de collaborateurs et de les livrer rapidement avec la qualité exigée. Tout cela a été possible grâce à la fl exibilité et au système de tiroirs innovant de la cellule robotisée de Starrag. »
 

Machine, mécanisation et processus en une fois

Pour cette commande, Starrag a confi - guré le robot du CPE de telle façon que les aubes pouvaient complètement être usinées en deux serrages. Le LX 051 a bénéficié des outils et programmes CN adéquats. Deux palettes organisées en tiroirs servent d’interface entre l’opérateur et la cellule.

Le client place des pièces brutes rectangulaires de la taille et du matériau qu’il souhaite dans les deux tiroirs. Le tiroir est équipé d’un cadre, qui s’adapte à la taille des composants déposés. La taille du tiroir est choisie de telle sorte qu’un service de nuit complet puisse être effectué automatiquement. Pour les clients, cela représente une fabrication à coûts réduits, même pour les pays à salaires élevés. Dans le but de garantir une fl exibilité maximale et de faciliter la conversion entre les pièces à usiner, il est possible d’attribuer un autre composant à chaque tiroir.

Grâce à sa fl exibilité, le robot peut se voir attribuer de nombreux cycles de travail pour les différents types d’aubes de turbine. Voici un exemple de processus pour une aube de turbocompresseur : le cycle de travail commence lorsque le robot prend une ébauche dans le tiroir 1. Il vérifie d’abord, à une station de mesure à l’intérieur de la cellule, s’il a tout ce qu’il faut dans sa pince preneuse pour la géométrie d’aube à créer. Une fois que tout est en ordre, il charge l’ébauche dans le dispositif de bridage hydraulique. Là, le pied d’aube reçoit son profil en sapin, lequel servira ensuite à la fixation de l’aube sur la roue de l’arbre.

Le profil est également utilisé pour le deuxième serrage (le repositionnement du composant fait également partie des tâches du robot). Étant donné que la marge de précision requise pour la position du profil d’aube par rapport au pied d’aube est d’environ 0,01 mm, la position du profil en sapin est mesurée au préalable lors du deuxième serrage. Sur la base des données acquises, la commande optimise automatiquement le programme de fraisage pour l’aube, afin d’assurer la précision demandée.

Croissance - La grande flexibilité permet les tâches d’usinage les plus diverses

Équipé d’une pince double, le robot s’empare ensuite de la pièce finie et, après avoir pivoté un peu, positionne déjà une nouvelle ébauche. Une fois que le robot a quitté l’espace d’usinage, il dépose l’aube de turbine dans le deuxième tiroir. Parallèlement, l’usinage reprend.

Que la cellule robotisée de Starrag serve pour une telle prestation ou soit installée chez un client final, ses avantages sont impressionnants. La solution proposée à l’utilisateur comprend une machine, une mécanisation et l’ensemble d’un processus d’usinage parfaitement adaptés les uns aux autres. De plus, l’usinage complet de tous les types d’aubes peut se faire à l’aide d’un seul dispositif de bridage. Cela donne des coûts unitaires optimisés clairement calculables pour les aubes prêtes à l’emploi. Par ailleurs, après le chargement, le robot est capable de traiter le stock sans intervention supplémentaire de l’opérateur, ce qui permet une utilisation 24 heures sur 24. La fl exibilité du robot 6 axes permet de configurer l’installation pour différents cas d’usinage sans gros effort de rééquipement.

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