Amérique du Nord : la conception numérique et l’automation influencent la productivité du moulage

Parmi les tendances qui façonnent l’industrie des plastiques nord-américaine, soulignons l’utilisation croissante d’outils de conception numériques et de logiciels de fabrication, et l’automatisation grandissante de la production. L’évolution récente donne plus de liberté aux entreprises pour optimiser les opérations, accélérer la mise sur le marché des produits et augmenter leur compétitivité.

Les logiciels contribuent à la conception des produits et des moules depuis longtemps et l’automation a toujours permis d’accélérer l’efficacité de la production. Ce qui a changé est le nombre de logiciels de conception intégrant la technologie high-tech, comme la simulation et l’analyse en 3D et même de l’imagerie en réalité virtuelle. Les utilisateurs peuvent ainsi développer et améliorer la mise en production des pièces et des moules rapidement, sans d’abord dépenser de l’argent dans la découpe d’acier.

Dans l’automation, les mouleurs ajoutent des robots, de plus en plus abordables, sur leurs lignes. Pendant longtemps, les robots étaient de grands systèmes rapides, spécialisés et chers à l’achat, dont la programmation exigeait une grande expertise. Par un phénomène de démocratisation de l’automation, de nombreux robots ont vu leur prix chuter, devenant toujours plus abordables. Leur programmation est elle aussi plus facile – elle peut souvent être effectuée à l’aide d’un Smartphone ou d’une tablette. Un progrès est le développement de « robots collaboratifs », suffisamment sûrs pour pouvoir travailler à côté d’humains et simples à commander.

Plusieurs facteurs contribuent au progrès des logiciels de conception et de la robotique. L’un est la révolution numérique, qui pousse à la connexion des machines et des données sur l’intégralité du site de production. Un autre est l’augmentation de matériaux évolués, pouvant associer des propriétés contrintuitives, par exemple résistance élevée et poids faible. La mise en œuvre du potentiel de ces matériaux suppose souvent une conception extraordinaire et les ingénieurs ont donc besoin de logiciels permettant de concevoir des formes innovantes.

Siemens est un des fournisseurs qui progressent vers la conception numérique et les installations de fabrication avancées et la solution PLM (product lifecycle management) NX de Siemens propose de nombreux programmes et fonctionnalités. Le logiciel NX est une plateforme où concepteurs, mouleurs et fabricants d’outils viennent ajouter des logiciels intégrés touchant à toutes les phases du développement produit.

Sont déjà disponibles : des fonctionnalités de conception produit avec simulation 3D ; des logiciels calculant la distorsion, le refroidissement, le rétrécissement et la déformation pour la conception d'outils ; des logiciels de fabrication pour la conception de moules ; des outils d’estimation des coûts ; des logiciels de commande numérique de machines ; des logiciels de FAO pour la production ; et des logiciels de contrôle qualité.

Siemens déclare que le logiciel NX réduit le temps de conception de 30 % en moyenne. Paul Brown, directeur du marketing sénior de la NX Product Engineering Unit, dit que l’intégration des logiciels fait glisser les utilisateurs de la conception vers la qualification produit, le développement de moules et la production. En particulier dans la fabrication de moules, l’efficacité, la rentabilité et les économies peuvent contribuer à améliorer la compétitivité des entreprises par rapport à un approvisionnement extraterritorial.

Dassault Systèmes est un autre fournisseur de logiciels avancés. Avec ses programmes de simulation 3D, comme Catia, ses logiciels couvrant une multitude de matériaux, par exemple Solidworks, et un logiciel de jumeau numérique pour construire des lignes de production, Delmia, Dassault propose des moyens intégrés réduisant le temps de développement produit – de 20 à 50 % dans le cas de Solidworks, affirme Lotfi Derbal, gestionnaire de portefeuille produit sénior.

Solidworks permet de simuler et optimiser la conception des éléments avant d’investir dans les moules et la fabrication. Pour la conception de moules, Derbal précise que les ingénieurs peuvent tester des canaux de refroidissement, équilibrer des composants, vérifier l’écoulement et estimer la qualité des pièces.

Catia propose des programmes de simulation 3D orientés process, explique Fabrice Agnes, directeur opérationnel du portefeuille ingénierie. Ainsi, Catia Plastic Mechanical Designer permet l’itération rapide de conceptions, compense des caractéristiques comme les grilles, lattes, renforcements et bosses, et montre l’effet des modifications sur le remplissage, l’écoulement et d’autres opérations. Une autre application, Catia Mold and Tooling Designer, permet de tester des inserts, éjecteurs, systèmes de refroidissement, lignes ou surfaces de séparation et bien d’autres fonctionnalités de moulage.

Un développement récent, qui sera peut-être présenté à la K 2016, est le Catia Functional Generative Designer, un logiciel permettant d’optimiser le système de refroidissement d’un moule, qu’il soit fabriqué par usinage traditionnel ou de façon additive (par impression 3D), afin d’améliorer la production et les propriétés des pièces.

La plupart des robots sont rapides, répétitifs et cohérents. Ils fonctionnent séparés des opérateurs, par sécurité. « Un robot robuste, capable de mouvements rapides, n’est pas apte à travailler à côté d’humains » souligne Sonny Morneault, directeur national des ventes aux Etats-Unis chez Wittmann Battenfeld, qui vend des robots et de l’équipement primaire, notamment des presses à injection. Morneault constate une demande croissante chez ses clients pour des robots, essentiellement des systèmes côté machine pour placer les inserts dans les moules, étiqueter et évacuer des éléments à grande vitesse.

La tendance est également aux robots collaboratifs : des plateformes légères qui assemblent, chargent, déchargent, conditionnent et interagissent en toute sécurité avec les humains. Ils sont produits par quelques sociétés, ainsi Rethink Robotics qui propose deux modèles : Baxter et Sawyer. Ils sont bon marché, légers et programmés en enseignant des mouvements aux bras, puis appuyant sur le bouton de validation d’un boîtier. Baxter a deux bras et Sawyer un seul, tous possèdent 7 degrés de liberté et peuvent soulever jusqu’à 4 kg.

Ces robots ont des roues et les ouvriers peuvent les pousser d’un coin de l’usine à l’autre. Les options comportent : la reconnaissance du lieu et le lancement automatique de certains travaux ; des vérins actionnés par ressort pour la commande de l’effort ; des capteurs sur les bras, qui mesurent la déflexion des ressorts pendant le mouvement et la compensent en ajustant le moteur du bras ; et l’auto-programmation. Ils possèdent également des capteurs détectant, le cas échéant, la trop grande proximité d’un opérateur et s’arrêtent alors. L’entreprise déclare que le retour sur investissement de ces robots se mesure généralement en mois.

Les robots conventionnels deviennent de plus en plus polyvalents. Parmi les domaines d’application, Morneault cite la collecte et la transmission de données de production. Il note cependant que peu de clients exploitent cette technologie, et alors uniquement en interne.

Les progrès des logiciels de conception et de la robotique n’illustrent qu’une infime partie de l’activité en cours dans l’industrie des plastiques nord-américaine. Leur impact et le potentiel qu’ils créent pour les évolutions, telle l’Usine du futur et d’autres tendances visant à améliorer la productivité, sont cependant considérables. Ces facilités, qui seront présentées à la K 2016, pourraient bien poser les fondations des niveaux de productivité et d’économie toujours plus élevés qu’exige l’industrie.

Bureau de presse K 2016

Eva Rugenstein/Desislava Angelova/Sabrina Giewald

Tél. : +49-211-4560 240 / Fax. : +49-211-4560 8548

Courriel :

• RugensteinE@messe-duesseldorf.de           
• AngelovaD@messe-duesseldorf.de
• GiewaldS@messe-duesseldorf.de

Merci de bien vouloir nous adresser un exemplaire justificatif en cas de publication !