12 points clés pour l'automatisation du soudage

La plupart associent les robots et les cobots à l'automatisation. Cependant, des éléments tels que les tracteurs, les sertisseuses, les systèmes de soudage en cercle, les positionneurs et d'autres technologies similaires offrent des options d'automatisation difficiles lorsque la capacité de programmation flexible d'un robot n'est pas disponible.

Note de l'éditeur : ce qui suit est basé sur "Comment ajouter l'automatisation à votre entreprise", une table ronde organisée par l'American Welding Society à FABTECH 2022, du 8 au 10 novembre 2022, à Atlanta.

L'automatisation est à un tournant dans l'industrie du soudage en raison d'une convergence de facteurs. Pour approfondir la manière dont les entreprises pourraient tirer parti de l'automatisation, l'American Welding Society (AWS) a abordé le sujet avec quatre experts de l'industrie de l'automatisation :

J'ai eu le plaisir d'animer cette table ronde. Pour explorer davantage l'automatisation, nous avons suivi ces personnes. Voici 12 points clés de notre conversation.

L'automatisation peut être dure (parfois appelée automatisation fixe ou soudage mécanisé) ou flexible (impliquant la flexibilité de la programmation). L'automatisation dure comprend des éléments tels que les tracteurs, les sertisseuses, les systèmes de soudage en cercle, les positionneurs et d'autres technologies similaires qui n'ont pas la capacité de programmation flexible d'un robot.

"Les tracteurs sont un excellent exemple d'automatisation dure", a déclaré Gilgenbach. "Si vous avez une soudure longue et droite, les tracteurs peuvent réduire la variation et le nombre de démarrages et d'arrêts, ce qui peut être un domaine commun pour qu'un défaut de soudure se produise."

L'automatisation flexible peut être décomposée en cellules robotiques préconçues ou en cellules robotiques personnalisées. Les cellules préfabriquées ont généralement un bon prix et peuvent souder une variété de pièces. Les cellules conçues sur mesure sont généralement conçues autour d'une pièce ou d'une famille de pièces, et elles peuvent offrir des fonctionnalités supplémentaires et accueillir des pièces plus grandes.

"Maintenant, il existe une troisième catégorie d'automatisation et ce sont les robots collaboratifs, ou cobots", a déclaré Gilgenbach. Un cobot peut comprendre une table ou un chariot de soudage pour supporter un bras robotique, et le bras peut être guidé à la main pour créer un chemin de soudage. Un cobot comprend également des fonctionnalités permettant de programmer intuitivement le robot, ainsi que les composants du système de soudage ou de coupage plasma.

"Le déficit de compétences - l'écart entre les tâches que nous devons accomplir et les compétences de la main-d'œuvre disponible - crée le besoin de systèmes de robots et de cobots faciles à utiliser et pouvant être déployés rapidement", a déclaré Komljenovic.

Rhoda a accepté. « Si l'opérateur du cobot est familiarisé avec les ordinateurs et les tablettes, c'est utile ; mais maintenant, votre soudeur manuel de 59 ans peut apprendre au robot en guidant le bras à travers le chemin de soudage souhaité. Vous n'avez pas besoin d'un ingénieur hors ligne pour créer les chemins. »

Le consensus écrasant était que l'automatisation crée des opportunités de carrière.

Alors que l'utilisation de robots dans l'industrie du soudage augmente, les experts en automatisation pensent qu'il y a une douzaine de choses que les ateliers devraient prendre en compte lorsqu'ils réfléchissent à l'automatisation du soudage. Images : American Welding Society

"Les robots sont essentiels au succès de toute usine de fabrication aux États-Unis. Avec l'automatisation pour augmenter la productivité, vous pouvez profiter de plus d'opportunités, et cela crée plus d'emplois", a déclaré Finazzo. "Lorsque je rends visite à des clients, je leur demande toujours deux choses : 'Qu'est-ce qui vous empêche de dormir la nuit' et 'Quel est votre plan d'automatisation ?' Il n'est plus question de savoir si les entreprises peuvent ou non continuer à faire les choses manuellement. Lorsque cela se produit, elles ont tendance à diminuer très rapidement. La question est de savoir à quelle vitesse souhaitez-vous adopter l'automatisation et quel est votre plan ?"

"Toutes les compétences de nos excellents soudeurs sont transférables au soudage automatisé. Ils vont simplement être utilisés d'une manière différente", a ajouté Gilgenbach.

Ne laissez pas le parfait être l'ennemi du bien.

"Une cellule robotique pré-conçue pourrait répondre à 90% de leurs critères, et 90% est mieux que zéro", a déclaré Finazzo.

Komljenovic a accepté, notant que ces systèmes cellulaires sont une passerelle vers la croissance. "Lorsque les entreprises verront le succès du premier système robotique, lorsqu'elles obtiendront des réponses à des inconnues, elles comprendront très rapidement comment se développer à partir de là."

"Les cobots abaissent la barrière pour les petites et moyennes entreprises", a ajouté Rhoda. "Même les très grandes entreprises qui ont des applications à haut volume et à faible volume sont d'excellents candidats pour les robots collaboratifs. La beauté du soudage robotisé collaboratif est que les entreprises peuvent recevoir leur cobot quelques semaines après la commande. Lorsqu'il arrive sur leur quai de chargement, ils peuvent couper le film rétractable le matin et effectuer le soudage de production l'après-midi."

Komljenovic a noté qu'il existe une tendance générale en matière d'automatisation, où les entreprises veulent prendre leur problème le plus complexe et l'automatiser parce qu'elles ont du mal à trouver des personnes qui fournissent la qualité requise.

"S'il vous plaît, n'utilisez pas votre partie la plus complexe pour commencer votre parcours d'automatisation", a-t-il déclaré. "La bonne approche consiste à obtenir une victoire rapide, puis à vous assurer d'avoir un champion de l'automatisation qui fait avancer cette victoire. De cette façon, vous créerez une confiance dans l'automatisation."

"Recherchez des pièces reproductibles, où vous avez soit un bon processus, soit vous êtes sûr de pouvoir développer un processus", a ajouté Gilgenbach. "Alors les robots peuvent vous aider à améliorer votre productivité."

Rhoda, qui travaille avec des robots depuis les années 1980, a accepté. "Le bon endroit pour commencer est avec ces sous-ensembles simples et banals qui sont aussi les plus ennuyeux pour l'opérateur. Déplacez ces tâches vers l'automatisation du soudage."

Les ateliers doivent identifier une personne-ressource — un « champion de l'automatisation » — qui deviendra un expert en programmation, exploitation, maintenance, dépannage et enseignement aux autres.

"Je veux renforcer le point d'avoir un champion de l'automatisation", a déclaré Gilgenbach. "Une partie de notre travail en tant que fournisseurs d'automatisation consiste à aider à préparer les organisations à leur nouveau coéquipier robotique. Pour une mise en œuvre réussie, nous devons identifier une personne ressource qui sera responsable de la programmation, de l'exploitation, de la maintenance, du dépannage et de l'enseignement aux autres."

"L'ingrédient clé pour un champion est le désir", a déclaré Rhoda. "Par exemple, il y avait un fabricant de ponts dans le Connecticut [avec] une meuleuse d'entrée de gamme de 19 ans intriguée par le cobot en commande. Il voulait l'apprendre et être ce champion.

"Il a maintenant augmenté son niveau de compétence au point où il produit des soudures structurelles de pont certifiées D1.5 avec le cobot, ce qui prouve que les champions peuvent venir de n'importe où au sein d'une organisation."

Tout le monde rend compte à quelqu'un, il est donc important d'être conscient des coûts et de justifier une dépense en capital, mais l'état d'esprit du retour sur investissement a changé.

"La qualité du produit que vous fabriquez est maintenant plus importante", a déclaré Finazzo.

En raison de la pénurie de main-d'œuvre qualifiée, les entreprises n'ont pas la capacité supplémentaire de comptabiliser la ferraille. Avec la montée en flèche des coûts des matériaux, la ferraille fait encore plus mal.

"Si vous êtes un équipementier automobile, vous devez avoir 100% de qualité", a-t-il poursuivi. "Les entreprises doivent attribuer une valeur à la qualité. Il y a aussi une valeur pour les opportunités manquées."

Gilgenbach a insisté sur le calcul du coût des opportunités perdues. "Auparavant, la récupération pouvait être basée sur le salaire horaire ou le taux de charge. Désormais, ce sont les emplois que vous n'obtiendrez pas parce que vous n'aviez pas la capacité ou que votre délai d'exécution était trop long. Je pense que c'est un changement clé dans la façon dont les gens envisagent la récupération de l'automatisation. "

"Il y a généralement un rapport d'économie de 3 pour 1 avec le soudage automatique par rapport au soudage semi-automatique, mais il y a souvent des économies de qualité qui sont plus difficiles à reconnaître", a déclaré Rhoda. "Par exemple, il y a un sursoudage généralisé, comme lorsque le WPS demande une soudure d'angle de ¼ pouce, mais que l'opérateur effectue une soudure de 5/16 pouce. L'automatisation permet d'énormes économies, non seulement sur le matériau et la main-d'œuvre, mais également en éliminant la distorsion et le travail de post-traitement supplémentaire."

"Le coût de l'outillage est généralement le principal obstacle à la capacité d'un client à aller de l'avant avec l'automatisation", a déclaré Finazzo.

"L'outillage est toujours plus cher que quiconque ne le souhaite. C'est juste la nature de la bête", a ajouté Komljenovic.

Tenez compte de l'outillage et de vos autres besoins lorsque vous évaluez un partenaire d'automatisation, a conseillé Gilgenbach. "Allez-vous acheter une cellule à un partenaire, puis acheter un outillage personnalisé ailleurs ? Avez-vous déjà un outillage modulaire dans votre atelier et vous avez juste besoin de la cellule robotisée ? Allez-vous vouloir un partenaire qui conçoit l'outillage avec vous, installe tout, fait la programmation et le premier écoulement ? Je pense qu'il est important de comprendre le niveau d'assistance dont vous aurez besoin."

Rhoda a ajouté qu'une partie de l'attrait d'un cobot et de cellules préfabriquées équipées de plateaux tournants et de fixations modulaires est qu'ils éliminent une grande partie des coûts supplémentaires et du temps d'ingénierie qui constituaient un obstacle à l'automatisation.

L'automatisation oblige à améliorer les processus en amont.

"La découpe au plasma, la découpe au laser et les presses plieuses contrôlées par CNC permettent l'automatisation car elles présentent au robot des pièces cohérentes", a déclaré Rhoda. "Avant d'automatiser, demandez-vous si vous avez de bons processus en amont. Sinon, concentrez-vous d'abord sur ceux-ci."

"Vous ne pouvez pas dépenser assez d'argent sur les processus en amont", a ajouté Finazzo. "N'essayez pas de contourner ces améliorations et de combler leurs lacunes avec l'automatisation. Recherchez un partenaire d'automatisation qui peut vous aider à contrôler les tolérances des pièces entrant dans la cellule et vous aurez beaucoup plus de succès."

Une fois qu'une entreprise introduit l'automatisation, sa haute précision et sa répétabilité révéleront immédiatement les goulots d'étranglement de la productivité en amont et en aval de la cellule automatisée.

"L'un de mes livres préférés s'appelle 'The Goal'", a déclaré Rhoda. "C'est maintenant un livre classique qui traite de la théorie des contraintes et du rythme de votre usine en sachant où se trouvent les goulots d'étranglement et en les traitant."

"La vision et d'autres systèmes de détection, combinés à de meilleurs algorithmes de prise de décision et à l'apprentissage automatique, nous permettent de déployer des robots plus rapidement et plus intelligemment", a déclaré Komljenovic. "Choisir des applications qui étaient délicates il y a quelques années est un jeu d'enfant aujourd'hui."

« La technologie de vision 2D et 3D est maintenant très facile à adopter », a ajouté Finazzo. "Parce qu'ils coûtent moins cher et sont faciles à mettre en place, vous pouvez maintenant vous permettre d'explorer et de dire : 'J'ai résolu ce problème et je peux réduire les coûts ici, donc je peux dépenser plus là-bas.'"

AWS et l'Association for Advancing Automation (A3) ont tous deux des normes pour la sécurité des robots et des cobots.

"Pour accélérer l'adoption, vous devez vous assurer que cela se fera en toute sécurité", a déclaré Finazzo. "Même si un cobot a des mesures de limitation de puissance et de force, il existe un processus d'évaluation des risques approfondi. La formation fait également partie des tactiques d'atténuation."

"Parce qu'il n'y a pas de clôture ou de barrière lumineuse, les gens se demandent si les cobots sont en sécurité. La réponse est oui", a déclaré Komljenovic. "Cependant, vous avez toujours une torche au bout du bras du cobot. Quelle est la sécurité d'une torche chaude ? Eh bien, c'est à peu près aussi sûr que lorsque vous soudez à la main. C'est pourquoi vous devez choisir un partenaire d'automatisation qui vous aide à comprendre comment évaluer les risques."

Les entreprises des experts investissent dans des programmes qui atteignent les établissements d'enseignement, créent des programmes de mentorat et offrent des opportunités éducatives pour développer les compétences en automatisation.

"Quand vous pensez au retour sur investissement d'une entreprise, c'est vraiment le retour sur investissement d'un pays - pour donner