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22.04.2021

Un spécialiste de l'outillage pilote l'automatisation avec FASTSUITE de CENIT

Meissner mise de plus en plus sur les robots

Pour servir ses clients dans le monde entier, l'entreprise de fabrication d'outils Meissner AG s'efforce de développer constamment ses capacités d'automatisation. En 2019, cela s'est traduit par la création d'une nouvelle unité commerciale. En plus des équipements de chargement et de déchargement des moules, l'entreprise entend explorer de nouvelles approches dans l'utilisation de systèmes robotisés. Cet effort a donné lieu à d'excellentes solutions de fabrication, notamment un projet dans lequel un robot exécute 160 000 opérations de gaufrage de surface qui donnent l'impression d'avoir été réalisées par gravure manuelle. Pour réaliser ses objectifs en matière de programmation de robots, Meissner s'est associé à l'équipe FASTSUITE de CENIT.

La région rurale située entre Siegen et Marbourg est connue pour la production de moules "Made in Germany". C'est également là que se trouve Meissner, une entreprise centenaire qui est devenue synonyme de compétence, de fiabilité et d'innovation dans le développement d'outils prototypes et de série.

L'automatisation avec une attitude de startup

Pour innover dans le domaine de l'automatisation, Meissner s'appuie sur une équipe jeune dirigée par Maximilian Kombächer, 32 ans, qui a créé l'unité et occupe aujourd'hui le poste de chef d'équipe Technologie d'Automatisation.

Maximilian Kombächer (à gauche) est responsable de la division technique d'automatisation chez Meissner, Marvin Duchhardt est partie prenante du projet en tant qu'ingénieur d'application.


Maximilian Kombächer (à gauche) est responsable de la division technique d'automatisation chez Meissner, Marvin Duchhardt est partie prenante du projet en tant qu'ingénieur d'application.

"Nous nous sommes lancés dans ce projet avec l'idée que nos solutions d'automatisation devaient contribuer à élargir notre portefeuille de produits. Cela signifiait aller au-delà de nos approches traditionnelles de semi-automatisation. Nous disposons désormais de machines et d'installations spéciales et personnalisées, mais aussi d'une série d'initiatives entièrement nouvelles - en ce moment, par exemple, nous nous penchons sur les aspects logistiques que nos clients doivent prendre en compte lorsqu'ils utilisent nos outils", explique M. Kombächer.

Graver des moules en aluminium - mais comment ?

La liberté de penser comme une startup est également apparue comme étant la recette du succès dans le projet de gravure ou de gaufrage entièrement automatisé de moules en aluminium - le brevet a déjà été délivré !

Les moules sont utilisés pour fabriquer des revêtements de sol pour camions en matière plastique. Le produit fini doit être antidérapant et d'une grande qualité esthétique. Pour obtenir cet effet, un procédé de gaufrage est appliqué sur toute la surface. L'objectif est de créer une structure de surface irrégulière appliquée de manière uniforme et qui semble aussi aléatoire que possible.

La création manuelle d'un tel outil de moulage peut facilement prendre deux ou trois mois, car pour garantir un motif uniforme, chaque moule ne doit être estampé que par un seul spécialiste de la métallurgie. Et c'est un travail qu'aucun collaborateur ne peut effectuer plus de trois ou quatre heures par jour.

Deux acteurs de l'innovation chez Meissner : Marvin Duchhardt (Automatisation) et Jonas Benedikt Pfeil (Recherche & Développement)


Deux acteurs de l'innovation chez Meissner : Marvin Duchhardt (Automatisation) et Jonas Benedikt Pfeil (Recherche & Développement)

Un algorithme breveté pour le programme de CAO

Les spécialistes de l'automatisation de Meissner se sont donc associés à leurs collègues de la fabrication d'outils pour l'intérieur des véhicules et de la R&D afin de déterminer si un robot pouvait être chargé de cette étape de traitement manuel.

Avec le soutien de l'Institut Fraunhofer, l'équipe a développé un algorithme pour le logiciel de création CAO. L'algorithme génère des points sur la surface du modèle 3D qui correspondent aux points de contact de l'outil de gaufrage. Chaque point représente une position du processus avec des attributs correspondants tels que la position sur la surface, l'orientation de l'outil, etc.

La distribution et l'orientation des points pour la position de gaufrage doivent répondre à diverses conditions. Par exemple, le client exige une certaine densité de traitement, ce qui signifie que les distances entre les différents motifs doivent se situer dans une certaine plage. De même, pour conserver l'apparence d'un travail manuel, l'espacement et la direction des marquages doivent être très variés. Enfin, la simple répétition de nuages de motifs prédéfinis doit être évitée afin d'empêcher la formation de formes involontaires.

Recherche d'un outil pour générer le programme CNC pour les machines

Le calcul pour résoudre cette tâche repose sur une fonction de randomisation qui utilise un point de départ donné pour définir les points de traitement suivants. "Vous pouvez observer exactement comment le programme de CAO effectue le processus de calcul, comment chaque point génère une impulsion qui définit de nouveaux points, les répartissant sur la surface comme une toile", explique Kombächer.

Le développement s'est achevé avec succès à la mi-2019. Meissner s'est ensuite attaqué à l'étape suivante : utiliser les données pour dériver un programme de commande numérique pour une cellule robotique donnée.

Mais les premières tentatives réalisées avec un outil de programmation CN utilisé par le passé n'ont pas donné les résultats escomptés, car cette nouvelle tâche comporte une série de nouveaux challenges.

"L'outil arrive au robot à la dernière étape de sa fabrication, lorsque la finition de surface est déjà terminée. Après cela, nous ne faisons que le sabler à nouveau pour que la surface soit belle et propre. C'est une étape où nous devons à tout prix éviter les collisions entre le robot et le moule, surtout lorsque la topologie de la surface nécessite une réorientation du robot", explique Marvin Duchhardt, ingénieur d'application chez Meissner, qui a été dès le début le contact de référence dans l'entreprise pour la collaboration avec CENIT. "Un outil endommagé ne signifie pas seulement un effort de ré-usinage et des coûts - en effet, c'est aussi le moment où nous sommes sur le point d'expédier l'outil et n'avons donc pas le temps pour des retards."

Rendement du robot : Jusqu'à 200 000 opérations de gaufrage individuelles par moule

Un autre problème découle de l'énorme quantité de données à traiter. "Pour vous donner une idée de la quantité de données : Le gaufrage d'un outil entier nécessite environ 160 000 opérations individuelles du robot", explique Duchhardt. "Lors de la création du programme, nous devons donc également programmer tous les mouvements du robot pour 160 000 positions, car nos données n'incluent pas encore les mouvements d'approche et de retrait des robots. Si vous considérez maintenant que nous avons besoin de quatre mouvements de robot par opération, vous pouvez voir que nous devons être en mesure de programmer une grande quantité d'opérations en une seule fois, sinon le processus prendra une éternité."

Meissner a également besoin de stabilité pendant le traitement des données, ajoute Kombächer : "Nous ne pouvons pas laisser le processus se bloquer, car comme je l'ai mentionné, il s'agit de la dernière étape avant la livraison au client."

Personne n'ose le faire ? Si, l'équipe FASTSUITE le fait !

Au début de 2020, Meissner a décidé de faire appel à un accompagnement extérieur pour s'attaquer à ses tâches de programmation CN, en soumettant le challenge à plusieurs éditeurs de logiciels de programmation hors ligne.

"Nous n'avons pas reçu beaucoup de réponses - il n'y en avait pas beaucoup qui étaient sûrs de pouvoir le faire", dit Duchhardt. "Avec l'équipe FASTSUITE, les choses ont été différentes - ils étaient tous motivés et enthousiastes dès le départ. Leur engagement n'a jamais faibli par la suite, et cela a constitué l'essence même de notre partenariat avec CENIT jusqu'à aujourd'hui."

La plateforme de simulation 3D FASTSUITE Edition 2 offre un concept unique pour la programmation hors ligne (PHL).

  • Les modules de technologie et de commande de FASTSUITE garantissent que la génération de programmes de robot donne rapidement des résultats de fabrication de haute qualité, car les spécificités respectives de la technologie de production et du système de commande de robot font déjà partie intégrante de la méthodologie de génération de programmes.
  • Les programmes de commande du robot ou de la machine sont générés sur la base de la géométrie du processus. La géométrie du processus peut prendre la forme de points (par exemple, pour le soudage par points), de courbes (par exemple, pour la découpe au laser ou le sertissage à rouleaux) ou de surfaces (par exemple, pour l'application de peinture ou le polissage).
Tests avec un échantillon de pièce

 

Tests avec un échantillon de pièce

L'équipe Services de CENIT met en œuvre une méthodologie de programmation et un downloader

Le gaufrage étant une technologie de production assez peu répandue dans l'industrie, il n'existait pas encore de package technologique FASTSUITE spécifique à cet effet. Cependant, l'équipe Services de CENIT a pu adapter un package technologique existant (soudage de goujons) pour répondre aux exigences de Meissner. Une méthodologie de programmation appropriée a été développée en étroite collaboration avec le Client.

Mission accomplie - importation de 157 051 points de processus dans FASTSUITE E2

 

Mission accomplie - importation de 157 051 points de processus dans FASTSUITE E2

C'est également l'équipe Services de CENIT qui a développé le downloader (post-processeur) nécessaire. Les points de traitement sont transférés sous forme de jeu de données dans FASTSUITE Edition 2 et programmés zone par zone. Le projet pilote portait sur les 160 000 points de processus mentionnés ci-dessus, mais la solution peut en traiter beaucoup plus.

Grâce à la simulation très réaliste de FASTSUITE E2, Meissner peut prévenir les collisions ou les problèmes causés par des singularités avant que le robot ne commence à gaufrer le moule. Le seul facteur limitant pendant la production est le système de commande du robot, qui ne peut actuellement pas effectuer plus de 6 000 opérations à la fois.

24 heures de gaufrage sans intervention manuelle - grâce à une simulation précise

Au cours de l'année 2020 marquée par la pandémie, le support autour du projet et les sessions de formation FASTSUITE ont dû naviguer en eaux troubles. Mais grâce à l'expérience, à l'engagement et à la créativité que les deux parties ont apportés, cet obstacle a été franchi aussi, et, depuis l'automne 2020, Meissner propose le gaufrage robotisé comme une caractéristique supplémentaire de leur portefeuille de produits.

"Selon la taille, nous pouvons désormais produire un outil entièrement gaufré en sept à dix jours ! Cela montre à quel point l'automatisation peut réduire les temps de passage. Et comme la simulation nous permet de sécuriser le processus, le robot peut fonctionner jusqu'à 24 heures sans aucune intervention manuelle", déclare Duchhardt, satisfait.

FASTSUITE - un produit qui a clairement fait ses preuves

Ces chiffres clés ne sont pas les seuls facteurs de réussite du projet, ajoute M. Kombächer : "Nous avons vu FASTSUITE en action, et nous avons pu examiner le logiciel de très près. Cela a confirmé notre impression que la suite sera une excellente ressource pour nous, tant pour les tâches d'automatisation quotidiennes que pour les projets d'innovation spéciaux. Beaucoup de choses n'ont démarré qu'après que nous ayons compris les capacités du logiciel."

Et puis, selon M. Duchhardt, il y a eu le support proactif de CENIT : "Nous apprécions beaucoup la communication basée sur la confiance qui s'est établie ici. C'est exceptionnel que quelqu'un soit toujours disponible pour vous, même lorsqu'un pépin survient soudainement à un endroit ou à un autre."

Jan Müller, directeur d'usine chez Meissner AG, reconnaît les avantages de FASTSUITE comme source d'assistance logicielle polyvalente lorsqu'il s'agit de tirer parti des solutions d'automatisation pour atteindre des objectifs de croissance. "Nous pouvons utiliser FASTSUITE pour programmer à peu près n'importe quelle marque de robot ou de machine. C'est un grand avantage car, bien sûr, nos clients nous donnent différents modèles sur lesquels travailler. En outre, le logiciel de simulation 3D nous offre déjà un large choix de modules de technologie de fabrication clés en main. Cela signifie qu'au fur et à mesure que notre équipe acquiert une plus grande expérience avec le programme, elle peut se concentrer davantage sur sa véritable mission : développer des solutions nouvelles et innovantes pour nos clients."