Le meulage automatisé des pièces 3D se produit-il dans la plupart des ateliers de fabrication ?

Acme Manufacturing Co. a récemment installé une cellule à quatre robots dédiée au meulage et au polissage des soudures d'angle sur les fabrications de boîtes. Acme Manufacturing Co.

Le broyage du métal est une mouture. Il n'y a pas moyen de contourner cela.

Les processus de découpe thermique peuvent laisser des bords qui doivent être nettoyés. Le soudage entraîne des éclaboussures sur la surface de la soudure qui doivent être éliminées. Les surfaces et les bords doivent être préparés pour accepter la peinture ou un revêtement en poudre. Le broyage rend tout cela possible.

Mais le meulage demande beaucoup d'efforts s'il s'agit d'une opération manuelle. L'opérateur doit appliquer une sorte de pression sur cet outil de meulage pour que la bande abrasive, le disque ou le tampon puisse faire son travail, et il doit répéter la même tâche pendant plusieurs heures. La meuleuse manuelle est probablement sur ses pieds, penchée sur la pièce à usiner et tenant cet outil à main vibrant pendant une période prolongée. C'est épuisant.

Mais ce n'est que le bilan physique. Le même opérateur doit être suffisamment engagé pour ne pas enlever trop de matière et appliquer juste la bonne pression avec l'outil à main pour éviter de brûler trop de consommables. Il porte également probablement des lunettes de protection pour garder ces copeaux de métal et ces étincelles hors de ses yeux et un respirateur pour éviter de respirer la poussière remplie de métal.

"Avec le meulage, il y a les trois D : c'est sale, dangereux et dégradant", a déclaré GA "Fritz" Carlson III, président-directeur général d'Acme Manufacturing Co., un intégrateur de technologie robotique qui se concentre entièrement sur l'automatisation de l'ébavurage et du polissage. "Lors de la mise en œuvre de l'automatisation robotique, vous éliminez ces trois D car le robot ne se soucie clairement pas de tout cela."

Cette réalité se heurte à une société qui semble prête à accepter tout ce que les robots ont à offrir, d'autant plus que la pandémie actuelle a contraint de nombreuses entreprises à réduire leurs effectifs et à faire ce qu'elles peuvent pour minimiser les contacts interhumains. En fait, la Robotics Industries Association a rapporté en janvier que les commandes annuelles de robots des secteurs non automobiles dépassaient pour la toute première fois les commandes de robots automobiles. Les ventes d'unités robotiques en Amérique du Nord ont augmenté de 3,5 % en 2020 par rapport à 2019. La clé de cette croissance a été le deuxième meilleur trimestre jamais enregistré pour les ventes robotiques nord-américaines, avec une augmentation de 63,6 % par rapport au quatrième trimestre 2019.

Avec tout cela à l'esprit, pourquoi ne voyez-vous pas plus de cellules de broyage robotisées dans les ateliers de fabrication ? Les robots de soudage sont plus courants dans les opérations de fabrication de métaux maintenant qu'ils ne l'étaient il y a 10 ou 15 ans, car les prix des robots ont diminué et les soudeurs qualifiés ont été plus difficiles à trouver pour les avantages offerts. La sagesse conventionnelle pourrait suggérer que les cellules de broyage robotisées seraient également plus largement adoptées dans les industries de fabrication de tôles et de plaques. Mais alors que la technologie de meulage automatisé est de plus en plus adoptée, la plupart des fabricants de métaux n'en sont tout simplement pas conscients.

Comme pour la plupart des choses dans une société capitaliste, les entreprises reconnaissent les opportunités là où les entreprises ont les plus grands besoins. Les segments du monde de la fabrication qui avaient les plus grands besoins en technologie de rectification automatisée étaient ceux qui en avaient besoin pour la majorité de leurs produits.

James Ward, directeur des ventes et du marketing, MESH Automation Inc., a développé de nombreux systèmes de meulage robotisés pour les clients fabricants au fil des ans. Il a souligné que les fonderies et les fondeurs ont toujours recherché l'aide de robots de finition car les produits ne sont jamais parfaitement fabriqués. Ils ont des lignes de séparation et des marques témoins qui doivent être supprimées afin qu'ils aient un aspect plus fini.

"C'est un peu là que nous avons commencé", a déclaré Ward, "mais ensuite nous nous sommes lancés dans les pièces usinées."

Le système reconnaît la taille du produit entrant dans la cellule et génère automatiquement un programme de polissage à partir de la lecture. La cellule peut accueillir des boîtes de 8 par 8 po à 48 par 76 po.

Les fraiseuses sont de merveilleux équipements de fabrication, mais elles reposent sur des outils de coupe. Ces outils ne s'usent pas à un rythme prévisible. Les outils plus récents coupent plus précisément et les outils plus anciens peuvent avoir un tranchant émoussé, laissant plus de bavures. Lorsqu'un atelier usine quelque chose comme une roue qui va tourner à l'intérieur d'une pompe, cette roue doit être sans bavure. Les broyeurs robotiques sont la police d'assurance qui rend cela possible.

Dans ces cas, un robot utilisant des abrasifs peut éliminer rapidement ces bavures et autres caractéristiques indésirables. Ce n'est pas le genre de choses qu'un fabricant veut mettre sur une meuleuse CNC pour les enlever.

Carlson a déclaré que si une pièce est considérée comme ayant une "haute valeur", déterminée par le temps de fabrication nécessaire pour la créer ou simplement parce qu'elle est faite de quelque chose comme le titane, il devient beaucoup plus facile de justifier l'utilisation de l'automatisation pour la finition de surface et des bords. En d'autres termes, une roue à aubes en superalliage austénitique à base de nickel-chrome nécessitant une finition post-traitement est bien plus candidate à une cellule de broyage robotisée qu'une simple pièce moulée sous pression.

"Vous savez donc que la valeur de ce composant déterminera si le retour sur investissement est vraiment bon ou tout simplement mauvais", a déclaré Carlson.

Ward a déclaré que certains environnements de fabrication sont tout simplement suffisamment difficiles pour que la tendance soit de retirer les humains de la scène. De tels scénarios « sans homme sur le sol », tels que ceux où les particules en suspension dans l'air sont jugées dangereuses si elles sont inhalées directement par des humains, nécessitent une automatisation pour accomplir les tâches autrefois effectuées par les travailleurs.

Ward a ajouté que d'autres entreprises recherchent simplement des pièces qui ne montrent aucun signe de traitement, ce qui signifie qu'il n'y a pas de cordons de soudure ou d'incohérences sur la surface. Ces défauts peuvent être perceptibles lorsque la pièce se détache du dispositif de soudage, mais ils deviennent particulièrement évidents lorsqu'ils sont peints. L'agriculteur veut la même qualité de peinture sur sa moissonneuse-batteuse que le gestionnaire de fonds de richesse veut sur sa BMW.

"Les consommateurs sont très pointilleux ces jours-ci, et le travail de peinture est la première chose que vous voyez", a déclaré Ward.

Les fabricants qui ont adopté la technologie de meulage robotique l'ont fait pour augmenter la productivité, éliminer l'élément humain du processus et fournir des finitions homogènes pour une meilleure apparence esthétique. Il n'est donc pas surprenant que ce type d'automatisation ait trouvé sa place dans certains environnements de fabrication qui pourraient s'avérer terriblement familiers aux fabricants de métaux.

Ward a décrit une cellule dédiée au post-traitement d'une grande soudure. Plus précisément, la cellule a été conçue pour éliminer les scories, les contaminants de gaz d'arc et les projections de soudure.

Les soudures ont été produites en grande quantité et dans différentes configurations. Une cellule de meulage robotisée allait aider à réduire le temps passé à nettoyer les soudures et à introduire un niveau de cohérence qui n'allait pas être possible avec les meuleuses manuelles utilisant des outils électriques avec des roues à rayons et des tampons de polissage.

MESH Automation a conçu une cellule avec une interface opérateur personnalisée, une broche de polissage et un dispositif automatisé. La pression sur la tôle métallique de la broche était programmable et surveillée en permanence afin qu'elle puisse être modifiée pendant la finition. La cellule est également livrée avec un tiroir d'outillage pour le remplacement des roues à rayons usagées par des roues à rayons neuves.

Le luminaire conçu par MESH Automation pouvait accueillir les différentes soudures. Une caméra de vision montée au-dessus du dispositif a permis de vérifier sur la machine que la bonne pièce avait été chargée et qu'elle correspondait au travail sélectionné.

Ward a déclaré que le client était ravi que la cellule puisse terminer le travail de nettoyage de ces pièces en moins de 80 secondes. La cellule a également fourni une finition de surface esthétiquement agréable.

"Nous pouvons obtenir une précision et une répétabilité énormes avec ces robots", a déclaré Ward.

Les boîtiers électriques sont un spectacle familier dans certains ateliers, et Ward a déclaré que les cellules de broyage robotisées de son entreprise ont également trouvé leur place dans ces environnements de fabrication. Une installation en particulier accueillait des boîtes dont la taille variait de 12 par 12 pouces à 38 par 60 pouces.

"Cela pourrait être n'importe quoi à tout moment", se souvient Ward. "Nous avons développé un moyen de reconnaître la taille de la pièce et établi différentes variables pour qu'ils disent aux robots quoi faire."

Dans ce cas, les robots de la cellule étaient équipés de brosses pour meuler les cordons de soudure. Ils changeaient ensuite d'outillage pour se fondre dans la zone du joint de soudure avec le reste du métal de surface. Ward a déclaré que quelqu'un aurait du mal à vraiment savoir où se trouvait le joint de soudure.

"Il est arrivé au point où cela peut être adopté pour des produits plus variés, au lieu d'être simplement différents types de variations d'une famille de produits", a déclaré Ward. "Nous appelons cela des lots séquentiels d'un."

Carlson a déclaré que depuis que la pandémie a forcé les fabricants à prendre du recul et à réévaluer les investissements en 2020, les entreprises sont désormais prêtes à engager des plans de production future. Étant donné que les fabricants, même face à des taux de chômage élevés, ont encore du mal à trouver les bons employés pour rejoindre leurs entreprises, ils ont soif de technologies d'automatisation qui leur permettent de profiter d'opportunités qui ne les obligent pas nécessairement à ajouter des opérateurs.

Carlson a cité l'industrie des armes à feu comme exemple. Le décrivant comme une "zone de croissance" pour Acme, Carlson a déclaré que le départ d'artisans qui passaient des quarts de travail entiers à polir manuellement les canons de pistolets et de fusils incite les fabricants d'armes à feu à rechercher des robots capables d'intervenir pour effectuer ces travaux. La génération Y et la génération Z ne sont pas intéressées à faire carrière dans le polissage à la main.

Maintenant, l'industrie des armes à feu n'est pas exactement ce à quoi on pense quand on parle de fabrication de métaux, mais la fabrication de boîtiers électriques et de gros assemblages soudés pour des applications agricoles et industrielles l'est. Un avenir automatisé avec un broyage automatisé est proche.

Carlson a conseillé à toute entreprise de fabrication de métaux envisageant une alternative automatisée au meulage manuel de contacter un intégrateur de systèmes pour voir ce qui pourrait avoir un sens. Cependant, cela aide si l'intégrateur a de l'expérience avec la finition des métaux.

"Lorsque vous recherchez un système d'enlèvement de matière, nous comprenons comment les abrasifs doivent être utilisés, quelle puissance est nécessaire, ainsi que les vitesses et les avances appropriées", a déclaré Carlson.

Ward a ajouté qu'un système de meulage robotisé peut coûter environ autant qu'une cellule de soudage robotisée. Bien sûr, c'est une énorme généralité, mais les prix des robots sont beaucoup plus abordables qu'ils ne l'étaient il y a 10 ans. De plus, la programmation de ces robots est beaucoup plus conviviale.

Une cellule de broyage automatisée ne conviendra pas à toutes les pièces, mais elle peut avoir un sens dans les bonnes circonstances. Les fabricants doivent déterminer à quel point le processus est compliqué pour leur entreprise.

Acme Manufacturing Co., www.acmemfg.com

MESH Automation, meshautomationinc.com

Association des industries robotiques. www.robotics.org