• Ligne de production machine laser Dossier technique sur la découpe laser Article technique

    La machine de découpe laser dans un contexte d'automatisation

Soumis par benoit.cantin le lun 14/11/2022 - 10:56
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  • La nécessité de s'adapter à des délais de production toujours plus courts et à des difficultés liées à la pénurie de personnel qualifié, poussent les industriels du secteur de la tôlerie à automatiser les processus de production.

    TCI Cutting        B-TECHNOLOGIE         HGTECH LASER

    Constructeurs de machines laser

     

    En effet, les entreprises se retrouvent confrontées à devoir produire des pièces ou des produits finis dans des délais qui ne cessent de se raccourcir. Ainsi, l'utilisation de l'automatisation peut s'avérer être un atout.

    Cette évolution s’inscrit de manière naturelle autour des machines de découpe laser, ceci pour deux principales raisons :

    • la découpe laser est souvent le premier poste de production,

    • la productivité, du fait de l’utilisation de source laser de plus en plus puissante, a été démultipliée ces dernières années. Ainsi, les temps de découpe ont été réduits, ayant un impact immédiat sur les opérations en amont avec le chargement de la matière première … et en aval avec le déchargement et le tri des pièces. C’est-à-dire, plus de travail autour de la machine pour que cette dernière fonctionne en pleine capacité.
       

      BLM GROUP


    De nombreux industriels considèrent, à présent, la machine laser pour la découpe de la tôle comme faisant partie d'un processus de production plus global, et non plus comme un poste de production autonome. Ce changement de perspective a modifié l'éventail des critères de choix d'une machine laser, de sorte que l'entreprise ne doit plus se concentrer uniquement sur les caractéristiques de la machine, mais évaluer le processus dans sa complexité, et donc aussi sur l’aspect automatisation.
     

    Image principale copyright TCI cutting

  • Une large gamme d'automatismes possibles autour de la découpe laser

    Les automatismes au service de la machine laser peuvent être situés aussi bien en amont, pour gérer l’approvisionnement de la matière première, qu'en aval, pour traiter la tôle découpée.

    Il existe une grande diversité de solutions techniques, avec par exemple :

    • en amont des magasins de stockage automatisés d’une ou plusieurs tours, et des systèmes de chargement automatique des tôles sur la table de découpe de la machine,

    • et en aval des solutions de déchargement de la tôle découpée, des systèmes de tri et de palettisation, des AGV à guidage automatique pour le transfert des pièces découpées vers d’autres postes de production, etc.

    BLM GROUP Un’ampia gamma di automazioni
    Copyright BLM GROUP

    Les configurations possibles sont nombreuses et le choix de l'automatisation à intégrer dépend essentiellement des besoins du client et du type d'entreprise.

    Ainsi, Maurizio Toselli, directeur des ventes - BLM GROUP explique « que le choix dépend du type de production, il y a des entreprises qui ont leur propre produit et donc les pièces vont directement aux lignes de montage automatiques. Et puis il y a les sous-traitants, à l'autre extrême, et dans ce cas les pièces peuvent aller directement au pliage ou à l'emballage pour l'expédition. »

    Michele Turrisi, Directeur Général - TRUMPF Italie abonde également dans ce sens : « Nous sommes en mesure de proposer des systèmes de découpe avec changeur automatique de palettes, afin de permettre à la machine de charger rapidement une tôle supplémentaire lorsque la tôle usinée est sortie pour être déchargée, ainsi que des systèmes de triage complets, capables de décharger et de palettiser les différentes pièces finies, prêtes pour d'autres étapes de traitement ou pour l'emballage et l'expédition. »
     

    Parmi les aspects qui ont un impact sur le choix de l'automatisation figurent donc :

    • l'organisation de l'entreprise (production propre ou sous-traitants),
    • le type de production (type de pièces, volumétrie, répétitivité),
    • la surface disponible dans l’usine,
    • la situation financière de l'entreprise et ses prévisions de croissances,
    • la philosophie de l'entreprise, c'est-à-dire sa stratégie et volonté d’automatiser.


    La surface disponible dans l’usine est un critère à ne pas sous-estimer, car il est lié non seulement au développement de l'entreprise, mais aussi aux caractéristiques géographiques du territoire : les pays européens, par exemple, disposent de beaucoup moins d'espace que des pays comme la Chine ou les États-Unis. Il faut donc penser à des systèmes plus compacts en Europe afin de prendre en compte cette contrainte. Ceci est également valable pour la machine elle-même, avec un travail sur l'aménagement pour réduire l'empreinte au sol, comme le souligne Enrico Garino, Chef Marketing et Communication de Prima Power : « nous proposons un aménagement très compact, composé de deux modules complètement symétrique, un pour la machine et un pour les services, accessible des deux côtés et réversible afin de s'adapter facilement à tous les contextes. »

    La situation de l’entreprise est également importante. Une entreprise dont l'activité est récente aura, par exemple, souvent une capacité d'investissement plus faible. Cela ne signifie pas pour autant que les grandes ou moyennes entreprises historiques sont nécessairement automatisés. Il est parfois difficile de changer les habitudes, même si la tendance à l'automatisation est désormais si répandue que peu d'entreprises opposent une résistance.

    Les fabricants de machines laser gardent ces facteurs à l'esprit et proposent donc souvent une approche modulaire et flexible de l'automatisation, permettant de faire évoluer la machine et de s’adapter ainsi aux contraintes des industriels.
     

  • Modularité : une approche flexible pour inclure la machine laser dans un processus automatisé

    C'est précisément pour permettre aux entreprises d'appliquer une conversion progressive aux processus automatisés que les fabricants de machines laser proposent souvent des solutions modulaires, c'est-à-dire la possibilité d'intégrer une ou plusieurs briques d’automatisations petit à petit, au fil des années. Dans cette optique, la machine laser est souvent conçue pour recevoir différents automatismes, mais en laissant l’industriel choisir le processus qu'il souhaite ou qu'il se sent prêt à intégrer, dans un premier temps. La majorité des automatismes sont, dans cette perspective, conçus et fabriqués comme des modules uniques et indépendants mais potentiellement combinables entre eux et avec la machine.

    Modularité : une approche flexible pour inclure la machine laser dans un processus automatisé.
    Copyright Prima Power

    Hugues Cousseau - Bystronic France explique : « le client peut aller à son rythme dans la mise en place des automatismes et les réaliser en plusieurs étapes, sans jamais être bloqué. Ainsi, la machine laser ‘seule' est déjà configurée de base pour les automatismes. Ainsi, l'industriel pourra facilement ajouter au fur et à mesure du développement de son entreprise un module de chargement-déchargement, puis dans un second temps une ou plusieurs tours de stockage automatique, puis une connexion du magasin avec une cellule de pliage, etc. »

    Cette approche s'inscrit dans un contexte où l'on observe une tendance croissante au renforcement d'un service de conseil qui assume un rôle central dans la relation entre les fabricants et les industriels qui découpent la tôle. Dans la phase d’avant-vente, le client et le fabricant élaborent ensemble un projet qui tient compte des besoins actuels et futurs. Et ce projet peut bien sûr être révisé en cours de route. Cela commence par une analyse du processus de production de l'entreprise, rendue possible par le traitement des données effectué par des logiciels de plus en plus performants et interconnectés.
     

  • L'exemple du tri : avantages et limites

    L’esempio del sorting: vantaggi e limiti
    Copyright SALVAGNINI

    Parmi les automatisations associées à la machine de découpe laser, le tri (‘sorting’) tend à se généraliser et à être adopté par des entreprises aux profils très différents. Ainsi, Pierandrea Bello, chef de produit laser chez Salvagnini, estime que « Le tri n'est pas seulement une solution intéressante et rentable pour les entreprises ayant leurs propres produits et une production répétitive. Le tri est également devenu extrêmement intéressant pour le monde des sous-traitants, avec de petits lots et une production très variable ».

    C'est compréhensible, car les avantages du tri sont multiples :

    • il réduit le temps de production globale,

    • il limite les temps d'arrêt,

    • il dissocie le processus de coupe du besoin de main-d'œuvre, ce qui permet de trier les pièces « même lorsque les lumières sont éteintes ». Et permet d'obtenir un processus plus rapide et plus efficace, sans devoir tenir compte des limites humaines telles que la fatigue et le risque de blessure, comme l'explique Pierandrea Bello - Salvagnini : « La pénurie de personnel qualifié est un problème chronique dans le secteur, dont beaucoup de nos clients se plaignent. Aujourd'hui, cette pénurie s'étend également à des tâches moins qualifiées, comme la séparation des pièces. »

    Le tri devient une étape importante du processus de production d'une pièce dans un contexte où la phase de découpe proprement dite n'est plus la seule à prendre en compte : c'est le processus global qui doit être entièrement configuré pour obtenir la pièce découpée. En ce sens, la performance de la machine laser ne peut être évaluée qu'en considérant l'ensemble des étapes du processus.

    Michele Turrisi - TRUMPF nous donne un exemple concret, en observant que « la puissance de la source laser n'est utile que si en aval, on a la possibilité de trier les pièces découpées ». Michelle Turrisi « rappelle que la phase de coupe représente seulement environ 18% du processus. Le risque est que la phase de découpe soit fortement ralentie par la phase de déchargement des pièces. L'automatisation permet de travailler efficacement, même sans personnel et indépendamment de la disponibilité des collaborateurs. »
     

    Système de sorting pour laser - Bystronic
    Copyright Bystronic

    Le tri n'est donc pas une ‘petite’ étape. Il s'agit toutefois d'une solution à articuler de manière appropriée à la machine laser et aux temps de coupe. Ces délais se sont considérablement raccourcis, comme le constate Hugues Cousseau - Bystronic France : « La découpe laser est devenu très rapide, une pièce sur de la tôle de fine épaisseur peut être découpée en 45 secondes. Le tri n'est pas toujours en mesure d'effectuer toutes les actions nécessaires en un temps aussi court. Il est donc essentiel de prévoir les bonnes solutions de déchargement en fonction du temps de découpe des pièces. » 

    Le risque est de générer des goulots d'étranglement qui ont un impact sur le processus productif, avec l'effet inverse de celui recherché. Et comme le tri est un investissement coûteux, il est indispensable d'effectuer une analyse en amont afin de trouver le point d'équilibre pour une gestion coopérative et fructueuse de la machine laser et du tri automatisé.

    En revanche, il est vrai que les systèmes de tri deviennent de plus en plus rapide. Ils peuvent désormais prendre plusieurs pièces en même temps et ainsi réduire le nombre de déplacements Ces systèmes de tri ont également la possibilité de décharger des pièces différentes. Enrico Garino explique : « Prima Power, par exemple, propose pour son système de sorting différentes ventouses pour des zones d'aspiration programmables, afin de garantir une bonne préhensions des pièces de différentes tailles ».

    Mais le tri est-il adapté à tout type d'entreprise ? Ou s'agit-il d'une solution intéressante uniquement dans certains cas ?

    Ligne de production automatique avec 2 machines laser HGTECH
    Copyright HGTECH

    En préambule, Yansong LIU - LY INDUSTRIES, explique que « les solutions d’automatisation deviennent de plus en plus importantes pour un processus de production transparent et efficace, et constituent donc la base d’une production économique. »

    De manière générale, le tri est souvent très avantageux pour la production en grandes séries, et intégré dans un contexte de forte automatisation. Mais comme mentionné plus haut, le tri, s'il est bien calibré, est désormais également intéressant dans des contextes de production plus spécifiques.

    Une autre solution à prendre en considération, surtout pour les entreprises qui n'ont pas la possibilité ou la volonté d'adopter un triage entièrement automatisé, est d'opter, comme l'explique Maurizio Toselli - BLM GROUP, pour « des systèmes de soutien et d’aide au triage manuel des pièces, dédiés aux entreprises moins structurées, qui maintiennent un triage manuel de base. L’objectif est de faciliter le travail de l'opérateur et de minimiser la possibilité d'erreur, avec des coûts accessibles à tous ». Dans ce cas, le tri étant assisté, il peut également s'agir d'une solution permettant de fournir une aide à la gestion, en guidant les opérateurs de manière simple pour prélever et trier les pièces.

    La première étape, pour mettre en œuvre un environnement cohérent autour de la machine de découpe laser, est l’analyse de la production et des besoins de l'entreprise à moyen et long terme, puis d'évaluer quelle solution de tri est la plus adaptée, mais aussi si l'ensemble du processus est prêt à supporter une telle automatisation, afin d'éviter les goulots d'étranglement et les temps d'arrêt, qui sont des problématiques que le tri devrait normalement permettre d’éliminer ou du moins réduire.