Des pas de géant vers l’Industrie 4.0 dans la fabrication de moules

Au sein du très innovant Audi Competence Center for Plant Equipment and Forming Technology (Centre de compétences Audi pour les équipements et la technologie de fabrication), les équipes travaillent progressivement à la mise en réseau numérique de tous les processus. Ainsi, un centre d’usinage robotisé remplace désormais quatre perceuses radiales pour la fabrication de moules.

Audi fait un autre pas vers l’Industrie 4.0 dans la fabrication de moules. Auparavant, les perceuses radiales étaient utilisées pour créer les évents dans les moules. Il en découlait fâcheusement certains inconvénients : le processus n’était pas automatisable, il était coûteux en temps et en main-d’œuvre et il n’était pas compatible avec le concept d’Industrie 4.0.

C’est un robot industriel Stäubli d’une grande précision qui perce ces évents. Bientôt, celui-ci aura pour tâche le forage de précision et le filetage. Le projet a été mis en place par robot-machining GmbH de Seligenstadt qui a travaillé en étroite collaboration avec l’Audi Competence Center afin de développer un concept d’usine complet avec la technique des procédés, le mécanisme de serrage et la technologie d’usinage.

Système robotisé avec un important savoir-faire

Une importante expertise a été déployée pour cette usine. Sur le centre d’usinage de 8 m de long et 7 m de large, on peut usiner des moules en acier ou en fonte grise. Les dimensions des moules peuvent aller jusqu’à 4 500 mm x 2 500 mm x 1 000 mm et peuvent peser jusqu’à 20 000 kg.

Un robot de précision Stäubli contrôle toutes les activités dans la cellule. Il dispose d’une broche d’usinage de 37 kW. Le robot six axes présente une charge maximale de 100 kg et un rayon d’action de 2 194 mm. Afin de pouvoir accéder à toutes les positions d’usinage, le robot a été monté sur un rail.  Avant qu’il ne commence à percer un trou profond, l’étalonnage exact du moule doit être effectué. À cette fin, le TX200 dispose d’une sonde 3D du magasin d’outils et mesure la position exacte de l’outil de presse. Après un rapprochement hors ligne avec les positions de perçage calculées, l’opérateur effectue une simulation finale de toutes les étapes du processus avant le début du perçage proprement dit.

Entre 70 et 80 évents sont requis pour chaque moitié du moule. Le perçage d’un évent se fait en trois étapes, la première étant appelée « miroitage », la seconde étant le perçage d’un trou pilote de 30 mm de profondeur et du trou proprement dit, dont le diamètre varie de 4 à 8 mm. La particularité est que l’avance linéaire du foret est contrôlée par le robot. Juliane Kollecker, chef de projet chez Audi, Département de la technologie d’automatisation des nouvelles unités commerciales au Competence Center indique : «  cela signifie que le robot perce activement les évents, qui peuvent atteindre jusqu’à 120  mm de profondeur. Il est alors nécessaire d’avoir un excellent contrôle du mouvement et une rigidité que seul le robot Stäubli avec sa technologie d’entraînement exclusive est capable de réaliser ».

Chaîne de processus numérique continue

Les positions des perçages sont prédéfinies lors de la phase de conception du moule dans le système de CAO et peuvent être transférées sans effort supplémentaire au niveau du  système de programmation hors ligne du centre d’usinage robotisé. La mise en réseau numérique est un facteur essentiel dans la réduction des temps de traitement. Par le passé, Audi avait dû définir les positions des évents sur site et les percer avec des appareils à commande manuelle. Le processus numérique élimine complètement tout cet effort, ce qui a permis au constructeur automobile de réduire son temps de traitement d’environ 60 %.

N° 96 Février 2018