Le robot linéaire W832 Pro de Wittmann constitue le lien entre le processus de moulage par injection et les étapes de travail ultérieures.
Une boîte à fusibles pour véhicules agricoles est à l’origine de la cellule de moulage par injection complexe, pour laquelle Reinert Wittmann, fabricant de robots, et l’expert en automatisation Maier ont été impliqués. La boîte à fusibles est composée de deux boîtes noires clipsées ensemble avec un joint, de nombreuses douilles et vis ainsi que des équerres rouges sur le côté qui maintiennent le couvercle après l’installation électrique. « Hormis les supports rouges, les deux cartons sortent de la machine de moulage par injection sous forme d’ensembles finis, y compris le joint et les inserts métalliques », explique Christoph Klement, chef adjoint de la gestion de projet. Nettoyé basé à Bissingen/Teck. « Ce projet constitue véritablement une étape importante pour notre entreprise. »
L’enjeu du projet était de combiner de faibles coûts unitaires avec une très grande flexibilité de la cellule de production. Reinert produit les boîtes à fusibles en 18 versions différentes. En outre, la cellule de production hautement automatisée doit pouvoir être utilisée à pleine capacité avec des produits supplémentaires. “C’est la tendance”, souligne Alen Cevra, directeur général de Maier. L’entreprise est responsable du développement du processus de production intégré et de l’automatisation associée. « Surtout ici en Allemagne, nous sommes de plus en plus confrontés à une grande diversité de produits et, par conséquent, à des lots de petite taille. Cela nécessite des processus de configuration simples et rapides et nécessite que les composants de la cellule de production puissent toujours être adaptés de manière flexible aux nouvelles exigences.
Malgré l’automatisation poussée, le processus de production commence actuellement par une activité manuelle – le projet est en pré-série. Les inserts doivent être triés dans des plateaux remplaçables. Il existe trois inserts différents, qui sont nécessaires en nombre différent selon la variante de boîte à fusibles. Ainsi, il existe trois plateaux d’échange qui, après chargement, sont insérés dans un tiroir pour être transférés vers la cellule de production. Dès lors, les robots prennent le relais. Tout d’abord, un petit robot à six axes dont la tâche est de fournir les douilles et les vis pour chaque boîte à fusibles dans la taille de grille spécifiée. Puis en prend un gros Robot linéaire W832 Pro de Wittmann – pour ainsi dire, comme lien entre le processus de moulage par injection et les étapes de processus suivantes – il les insère et les place dans l’outil à plateau tournant de la machine de moulage par injection dans la cavité inférieure. Immédiatement après, la pince prélève de la cavité supérieure la pièce moulée par injection finie du cycle précédent. Le corps de base est d’abord formé dans l’outil 1+1 fois. Le composant dur est un polyamide ignifuge renforcé de fibres de verre. Après la rotation de l’outil, le deuxième composant est directement surmoulé, un TPE, qui réalise l’étanchéité en haut de la boîte à fusibles. En même temps, l’élément de base suivant est créé dans la position d’outil inférieure.
Parallèlement au processus de moulage par injection, le W832 Pro maîtrise une tâche d’assemblage et un contrôle qualité approfondi. Depuis la presse à injecter, le robot amène d’abord le composant jusqu’au poste d’assemblage. Il y a quatre petits trous au bas de la boîte à fusibles noire dans la variante du modèle qui sort de la chaîne de montage le jour de la visite. Ceux-ci sont ensuite utilisés pour la ventilation lorsqu’ils sont installés dans le véhicule et sont recouverts d’une membrane en silicone. Pour ce faire, le robot maintient la boîte horizontalement au-dessus du poste d’assemblage afin que le tampon montant puisse insérer le sceau avec précision.
Pour un contrôle qualité à 100 %, Maier a installé une solution de caméra juste à côté du poste d’assemblage. Le robot n’a qu’à déplacer le composant 20 cm plus loin vers la droite. C’est là que les servo-axes rotatifs du W832 montrent leurs performances, car il est important de présenter successivement trois points critiques différents dans le composant caméra. Tout d’abord, la membrane silicone qui vient d’être installée. On vérifie si la membrane est correctement installée et si les trous en dessous, qui ont chacun un diamètre de seulement 1 mm, sont effectivement tous continus. Afin de pouvoir évaluer des images parfaites, la caméra LED montée sur la pince s’allume à ce stade. Après avoir vérifié la vanne de ventilation, le robot fait pivoter le composant pour donner à la caméra une vue dégagée sur le joint TPE. L’accent est précisément mis sur la zone du joint, qui s’étend un peu plus profondément dans le composant dur. « Si cette zone est entièrement remplie, le reste du joint s’adapte également », explique Fabio D’Amato, directeur des opérations de Maier. Enfin, le codage du connecteur est vérifié. Si le traitement d’image signale OK trois fois, le W832 pro place la boîte à fusibles sur le convoyeur de déchargement afin de récupérer immédiatement un nouveau jeu d’inserts pour le cycle suivant.
Afin de pouvoir passer très rapidement d’une variante de boîte à fusibles à une autre, il n’y a pas 18 outils, mais plutôt différents inserts d’outils et plusieurs pinces. « Les pinces nécessitent beaucoup de travail de coordination », rapporte Michael Hans Wittmann, responsable régional des ventes chez Wittmann Battenfeld Allemagne. « Où met-on les vannes ? Comment guider les chaînes porte-câbles pour que l’outillage en bout de bras puisse faire tourner la pièce dans les plus brefs délais ? Et comment pouvons-nous gagner du poids ? Nous avons vraiment examiné chaque détail et utilisé chaque potentiel d’efficacité.
Plus le bras du robot est léger, plus le poids de la pince et des composants à déplacer est important. De plus, le faible poids contribue à l’efficacité énergétique. Grâce à Ecomode, le robot fait varier sa vitesse de déplacement, la presse à injecter définissant le temps de cycle. Le robot utilise pleinement cette fenêtre temporelle. Ainsi, la plupart du temps, il se déplace plus lentement que ce qui est techniquement possible. Cela permet d’économiser de l’énergie tout en protégeant la mécanique, ce qui garantit une longue durée de vie.
Tous les composants de la cellule de production – la machine de moulage par injection, les deux robots, le système d’assemblage et le traitement d’image, qui proviennent tous de fabricants différents et disposent chacun de leur propre commande – communiquent entre eux en temps réel via Profinet. Avant que l’unité de commande centrale de la cellule d’automatisation ne démarre le processus de production, elle vérifie si le programme correct a été défini sur la machine de moulage par injection et sur le robot linéaire. La mise en réseau permet également une maintenance à distance rapide en cas de panne. Les experts de Maier peuvent accéder à la cellule de l’extérieur, contrôler le contrôle de tous les composants individuels et accéder aux images de la caméra grâce à l’assurance qualité. « Wittmann est le partenaire d’intégration idéal », déclare D’Amato. “Tous les robots n’offrent pas autant de flexibilité et d’ouverture.”
Wittmann était connu chez Reinert bien avant le projet de boîtier de commande. De nombreux robots du constructeur autrichien sont utilisés dans l’usine de Bissingen ainsi que dans les deux autres usines de République tchèque et de Roumanie. « Nos employés de production sont en excellente forme et familiarisés avec la programmation et l’utilisation des robots Wittmann », explique Klement. “Cela est principalement dû à la facilité d’utilisation et à la continuité de la logique de fonctionnement sur de nombreuses générations de robots.”
Travaillant en étroite collaboration en équipe, Reinert, Maier et Wittmann ont optimisé l’automatisation de l’ensemble du processus pour une efficacité et une flexibilité maximales. Des programmeurs et des experts en logiciels de Wittmann étaient à bord. « S’il y avait quelque chose à reprogrammer, il suffisait d’un coup de téléphone et les choses commençaient immédiatement », explique D’Amato. La cellule de production est conçue pour produire jusqu’à 400 000 assemblages par an. En pré-série, 50 000 boîtes à fusibles seront initialement produites pour les véhicules agricoles. Il est impossible de prédire à quelle vitesse le nombre d’unités augmentera. Premièrement, la cellule de production doit être utilisée à pleine capacité avec d’autres composants tout aussi exigeants. Klement : « Le concept de base de la cellule de production nous laisse toutes les possibilités ouvertes. » sk
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