Soudure à l'arc robotisée et fabrication additive
Des simulations holistiques sans processus d'essai et d'erreur
"C'est bien plus que ce que l'on pourrait croire." Dans le soudage par accumulation, un robot soude couche par couche. La pièce métallique assemblée est ensuite placée dans une machine Robodrill pour la procédure de fraisage finale. L'ensemble de ce processus peut être programmé et simulé hors ligne.
Le projet initié par Fanuc et CENIT, porte sur un processus de ce type. Un processus génératif en espace libre avec une technologie de soudage standardisée doit être combiné à une méthode de fabrication par découpe des métaux bien éprouvée. Les robots et les machines de découpe des métaux sont programmés directement à partir des données CAO de la pièce à l'aide d'un logiciel d'usine numérique. Le logiciel fournit des outils de programmation hors ligne pour les processus additifs ainsi que des liens entre les stratégies modernes de FAO.
Les procédés additifs sont devenus intéressants pour de nombreuses industries. Dans la réparation des turbines et des générateurs, par exemple, le soudage par accumulation était déjà une technique établie avant l'apparition du terme "fabrication additive". Les machines de Fanuc maîtrisent parfaitement les étapes de ces procédés. Les robots de soudage à l'arc, les robots de chargement des machines et les machines de traitement CNC font depuis longtemps partie de l'automatisation des usines.
Des logiciels spécialement développés sont disponibles pour chaque étape du processus. Toutefois, ces logiciels ont toujours été développés et optimisés pour chacun des types d'usinage respectifs ou également pour les opérations de manutention des robots. La programmation séparée peut entraîner un décalage entre chaque étape du processus. Pour combler cet écart, un outil supplémentaire peut être nécessaire.
Chez CENIT, nous pensons qu'il existe une meilleure solution. Leo Bartevyan, Senior Account Manager, Digital Factory Solutions, explique : "FASTSUITE soutient les processus industriels au moyen d'un logiciel PHL/PLM qui propose une nouvelle approche. Cette approche établit les conditions d'une programmation précoce avec des paramètres exacts pour chaque technologie, effectuée par les concepteurs ou la pièce elle-même. Le programme est créé de manière autonome à partir des données, contrairement à la programmation traditionnelle des machines et des robots". En termes simples, l'objectif est de générer une trajectoire de robot ou un programme d'usinage directement à partir des données CAO fournies. Le logiciel que Cenit développe actuellement permet la programmation et la simulation de processus d'usinage additif, indépendamment du fait que la matière soit appliquée, transportée ou enlevée. Notre produit ne remet pas seulement en question les protocoles de programmation existants, mais entend les rompre. Ce qui pourrait ressembler à un processus programmé de manière conventionnelle, est en réalité bien plus que ce que l'on peut imaginer.
Leo Bartevyan ne se préoccupe pas d'optimiser ici et là le processus existant. "Nous développons la prochaine génération de logiciels". Ce logiciel devrait être à la fois intégrateur et flexible dans la mesure où il peut s'adapter au matériel et aux structures de contrôle existants à tous les niveaux. Oliver Moschner-Schweder, chef de produit soudage à l'arc chez Fanuc Allemagne, déclare : "Dans le cas de Fanuc, c'est simple car les commandes des robots et la CNC des machines de traitement sont structurées de manière similaire".
Tout d'abord, la pièce conçue est virtuellement démontée en ses différentes couches et une trajectoire de robot est générée pour chaque couche. Cela crée un processus en 2D qui est connu grâce à la soudure des couches. Oliver Moschner-Schweder considère que les données de mouvement générées par le programme de CAO sont un succès. "Cela fonctionne vraiment bien", dit-il. Pour les tests, on utilise des dimensions de pièces pratiques. Une demande a été faite pour une pièce de 1 500 mm de long. La portée du robot et la zone d'usinage de la machine sont définies par un ensemble de limites. Pour le soudage par accumulation, un certain nombre de procédés dits à froid sont disponibles et, selon M. Moschner-Schweder, "le CMT fonctionne actuellement le mieux". Dans l'impression à l'arc, il faut veiller à l'application homogène des couches, en particulier dans les zones limites du flan - un critère qui s'applique également à la méthode beaucoup plus délicate de l'impression 3D avec de la poudre métallique. Cependant, la vitesse de production est considérablement plus rapide dans le cas d'ébauches produites par addition que dans le cas du fraisage et du tournage de pièces à partir de leurs solides. En fait, le grand avantage de la fabrication additive est que certaines pièces ne peuvent être produites qu'à partir de ces procédés. "Le procédé", explique Leo Bartevyan, "est économiquement idéal pour les prototypes, les pièces individuelles et les petits et moyens lots".
Le thème central des futures expériences sera de savoir quelles mesures doivent être prises en compte et où elles doivent être appliquées. À ce jour, ni les temps de traitement ni les économies de temps n'ont pu être quantifiés précisément. Une seule chose est sûre : dans un délai raisonnable, le soudage par dépôt peut produire des composants de dimensions précises d'une manière que l'impression par poudre ne peut concurrencer, du moins pas économiquement.
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