Faire tourner les trucs difficiles

Gentz ​​Industries, à Warren, dans le Michigan, est l'un de ces magasins que certains fournisseurs aiment avoir comme client et d'autres non. Avoir Gentz ​​comme bon client rendra un fournisseur meilleur, et tous ses autres clients en bénéficieront également.

Gentz ​​pourrait être qualifié de "difficile". Cependant, relever des défis est le meilleur moyen de devenir plus fort. Ce n'est pas que l'entreprise soit « difficile » ou « exigeante » ou « toujours en train de négocier dur ». Au contraire, il est remarquablement ouvert, coopératif et juste. Le problème est que Gentz ​​se consacre à certaines exigences de production particulièrement difficiles dans l'aérospatiale et la production d'énergie. La fabrication de composants complexes de moteurs à turbine pour le marché commercial et militaire constitue une partie importante de son activité. Ces composants comprennent les carters de combustion, les carters de turbine haute pression et les carters d'échappement. En plus des procédés d'usinage CNC tels que le tournage, le fraisage et l'usinage par électroérosion, l'atelier possède une grande expertise dans le formage de la tôle à l'aide de presses hydrauliques, la découpe laser, la découpe au jet d'eau, l'hydroformage et d'autres procédés. Sa capacité la plus remarquable est peut-être d'assembler de nombreuses pièces usinées et formées en produits finis en utilisant le soudage TIG, le soudage par faisceau d'électrons, le brasage au four sous vide et d'autres techniques d'assemblage avancées.

Inutile de dire que les exigences de qualité pour les composants de moteurs à réaction sont extrêmement strictes, et le respect de ces exigences est la priorité absolue de Gentz ​​- la réputation de l'atelier dans l'industrie en dépend. D'autres préoccupations majeures sont l'efficacité et le contrôle des coûts, qui déterminent la rentabilité du magasin.

Il est à noter qu'au cours des deux dernières années, Gentz ​​a changé son approche en matière d'achat d'outils de coupe. Au cours de la même période, elle a également changé sa philosophie d'investissement dans les machines-outils. Ces changements sont l'une des raisons pour lesquelles l'entreprise parvient à réduire continuellement le temps d'usinage, à réduire les configurations et à minimiser la manipulation des pièces tout en atteignant constamment les objectifs de qualité et de coût. Fait intéressant, Gentz ​​dépense davantage pour des plaquettes spécialement développées et des styles de porte-outils personnalisés, alors qu'il s'est éloigné de l'achat de machines-outils coûteuses et haut de gamme. Dans les deux cas, cependant, cela reflète que l'entreprise est devenue plus soucieuse de la valeur.

Être conscient de la valeur lorsqu'il s'agit de dépenser des outils de coupe ainsi que d'investir dans des machines-outils fait une grande différence. Cette entreprise achète beaucoup d'outils de coupe. Selon Mark McWilliams, responsable des achats, l'atelier dépense environ 1,25 million de dollars par an en inserts en carbure. Gentz ​​a également acheté un certain nombre de machines-outils, en particulier au cours de la dernière année environ, alors qu'il accélérait la production du carter de turbine du moteur à réaction Pratt &Whitney 150. Depuis début 2007, l'entreprise a installé 10 nouvelles machines-outils à commande numérique.

Pour tirer le meilleur parti de ses dépenses en plaquettes en carbure et en produits d'outils de coupe connexes, Gentz ​​a développé une approche très inhabituelle pour travailler avec son principal fournisseur d'outils de coupe, Seco Tools (Troy, Michigan), et le distributeur local de Seco, E &R Industrial. . L'atelier organise des forums mensuels au cours desquels il présente ses défis d'usinage les plus urgents à ces fournisseurs. Ces forums ont connu un succès notable dans les applications de tournage, bien que le fraisage en ait également bénéficié.

Bien que la nouvelle philosophie suivie par Gentz ​​en matière d'investissements dans les machines-outils ne soit peut-être pas aussi révolutionnaire, elle mérite une attention égale. Jusqu'aux 2 ou 3 dernières années, l'atelier avait une mentalité « vous en avez pour votre argent » qui prévalait dans les achats de nouvelles machines. Cela a conduit l'atelier à acquérir des machines pour la plupart coûteuses, dont beaucoup en provenance du Japon. Bien que ces machines soient toujours considérées comme des actifs très productifs, l'entreprise a pris une autre direction. Pour ses applications de tournage les plus difficiles dans l'Inconel et d'autres alliages exotiques, Gentz ​​a acquis un certain nombre de machines taïwanaises telles que des tours horizontaux et des VMC de Johnford et des tours verticaux de You Ji. Ce changement de mentalité est en grande partie dû aux efforts d'Absolute Machine Tools (Lorain, Ohio), l'importateur américain, et de son distributeur, Single Source Technologies. Ces machines répondent à la fois aux critères de performance exigeants de Gentz ​​et représentent "plus de machines pour l'argent". Selon Roger Bartolemei, Gentz ​​COO, se tourner vers des machines fabriquées à Taïwan a permis à l'atelier d'acquérir à la fois la capacité et la capacité dont il a besoin pour répondre à la demande croissante de ses composants de moteurs à réaction.

UN ATELIER D'OEM ET DE RÉPARATION

Bien que l'approche de Gentz ​​vis-à-vis de certaines relations avec les fournisseurs puisse être atypique, la boutique se démarque à d'autres égards. Elle produit de grandes séries de pièces complexes en faibles volumes. Les produits OEM représentent environ 80 à 85 % de ses ventes. Quinze à 20 % des ventes sont des travaux de « révision » :réparation, remise à neuf et mise à niveau de pièces critiques de moteurs à réaction. Parce qu'un travail de révision doit souvent être annulé immédiatement pour remettre un avion en l'air, Gentz ​​suit les principes de « fabrication à réponse rapide », une variante des techniques de fabrication allégée adaptées aux environnements d'atelier. Les machines-outils sont disposées en cellules autonomes pour réaliser un ensemble d'opérations. Un changement rapide, un outillage standardisé et une fabrication visuelle (gardant tout en vue et clairement marqué pour une identification infaillible) sont pratiqués dans toutes les zones de l'atelier.

L'entreprise évolue dans ce sens depuis des années, mais est restée fidèle à ses racines en tant qu'atelier aérospatial depuis sa fondation en 1949. L'emplacement actuel de l'entreprise à Warren est à une courte distance de son site d'origine. Sa plus récente expansion, achevée en décembre 2007, a porté son espace de fabrication total à environ 132 000 pieds carrés. Gentz ​​a également une main-d'œuvre en croissance, qui approche les 300.

L'approche de l'entreprise en matière de fabrication est vraiment complète. Ses ingénieurs travaillent avec les concepteurs des clients pour améliorer non seulement la fabricabilité des composants, mais également leur réparabilité. Gentz ​​peut développer des manuels de réparation et d'entretien tout en développant des processus de production OEM et fournir des packages de réparation avec la livraison des composants terminés. Les processus de production, cependant, ne restent pas fixes après le démarrage. La réflexion sur les moyens de rationaliser les opérations et de réduire les coûts commence tout de suite.

Un paradoxe apparent est que l'entreprise est à la fois prudente et agressive quant aux tentatives d'amélioration de ses processus de fabrication. Un composant peut représenter des dizaines de milliers de dollars en valeur ajoutée au moment où il atteint une certaine opération. Si cette opération est stable et prévisible, le magasin se méfie naturellement des changements qui pourraient perturber le statu quo. Lorsque le statu quo représente un goulot d'étranglement, une consommation excessive de fraise, une résistance à l'automatisation ou d'autres niveaux de performance moins qu'idéaux de la machine, l'atelier recherche activement une meilleure solution.

C'est l'une des raisons pour lesquelles les interactions avec les fournisseurs de machines-outils et les fabricants d'outils de coupe font une grande différence pour Gentz.

FORUMS D'OUTILS

Les «forums d'outillage» mensuels sont un bon exemple de la façon dont Gentz ​​amène les interactions avec un fournisseur à un niveau nouveau et bénéfique. Parmi les participants figurent le personnel de Gentz ​​qui représente les départements de programmation, d'ingénierie et d'achat CNC. M. Bartolomei et Jim Stevens, responsable de la fabrication OEM, font généralement partie de l'équipe Gentz ​​lors de ces réunions, indiquant le niveau de soutien de la haute direction pour ce processus.

Belinda Smith, ingénieur d'application pour Seco, rejoint généralement son homologue d'E &R Industrial lors de ces réunions. Lorsque l'idée de ces forums a émergé il y a quelques années, l'invitation à participer a été étendue à d'autres fabricants d'outils de coupe dont les produits étaient utilisés à Gentz, mais Seco a été le seul à adopter le concept avec enthousiasme.

Les réunions se concentrent généralement sur une opération particulière qui nécessite une attention particulière. Essentiellement, ces forums donnent à Gentz ​​une chance de défier le fournisseur d'outillage pour trouver une meilleure façon d'effectuer cette opération. Après avoir identifié les domaines de préoccupation ou d'insatisfaction, le groupe discute des options et des alternatives avant de décider des projets d'amélioration spécifiques à poursuivre. Ces projets sont classés par ordre de priorité et ajoutés au « registre des actions », une liste de projets en cours qui comprend une date de début, une date d'achèvement prévue et des notes sur les objectifs de performance spécifiques à atteindre. Le registre des actions est le résultat principal de chacun des forums, qui durent généralement environ 90 minutes.

Souvent, Seco a développé de nouvelles nuances de coupe, géométries de plaquettes ou revêtements de plaquettes en réponse à des éléments du registre d'action. Lorsque ces « spéciaux Gentz » feront leurs preuves dans l'atelier, certains deviendront probablement un article standard dans le catalogue Seco. D'autres sont des solutions uniques aux difficultés uniques imposées par les conceptions avancées des pièces de Gentz.

L'équipe de Gentz ​​comprend que les préoccupations en matière de coûts doivent se concentrer sur le coût de la coupe, et non sur le coût de la fraise. Un outil spécialement conçu coûtera probablement plus cher, parfois beaucoup plus, qu'un article standard. L'analyse du coût des pièces aide à rendre apparente et justifiable la valeur d'un assemblage de plaquette ou de fraise plus coûteux. De même, l'équipe reconnaît qu'elle doit être ouverte aux concepts qui remettent en question sa notion de pratiques d'outillage. Cela peut signifier faire fonctionner un outil à des vitesses ou des avances qui provoquent une certaine nervosité lors des coupes d'essai.

Un des premiers exemples de coopération réussie entre Gentz ​​et Seco concernait une opération de fraisage de filets dans un carter de combustion en Inconel. Sur la base des informations fournies par le fournisseur d'outillage, l'atelier a pu économiser plus de 60 000 $ par an en réduisant le temps nécessaire pour réaliser 52 trous filetés dans chaque boîtier et en éliminant le taraudage manuel pour terminer chaque trou. Lors du développement initial du processus de production de cette pièce, l'atelier souhaitait utiliser une fraise à fileter de 0,156 pouce. Malheureusement, les moulins de cette taille d'autres fournisseurs ne pouvaient pas couper les fils à pleine taille sans se casser. En conséquence, l'atelier a dû se contenter d'utiliser une fraise à fileter plus grande qui n'était pas aussi faible, effectuant trois légers passages dans chaque trou et laissant les filets sous-dimensionnés. Le taraudage manuel de chaque trou à pleine taille a nécessité quatre-vingt-dix minutes supplémentaires en moyenne par tubage.

Mme Smith pensait que l'atelier pouvait encore produire les trous sur mesure avec une fraise à fileter de 0,156 pouce de la série Threadmaster de Seco. Ces outils en carbure monobloc sont conçus avec une structure en carbure micrograin et un revêtement TiCN. Cependant, d'autres changements ont également dû être apportés. Pour optimiser les conditions de coupe pour cette nuance, les vitesses d'avance devraient être doublées à 194 ipm et les vitesses de broche portées à 5 000 tr/min (le maximum que la machine pourrait fournir). Le passage à un système de porte-outils thermorétractable serait également nécessaire pour minimiser le faux-rond à ces réglages, a-t-elle insisté. Même les routines de programmation devraient être modifiées. Même si les changements proposés semblaient extrêmes au début, la logique de l'approche systémique était convaincante. Lors des tests, la nouvelle fraise à fileter s'est avérée avoir la force et la résistance à l'usure nécessaires pour produire des filets pleine grandeur en deux passes au lieu de trois.

Plusieurs leçons ont émergé de cette expérience. D'une part, il était essentiel d'impliquer l'ingénierie, la programmation et le personnel de l'atelier dans la discussion. D'autre part, il était important de considérer non seulement l'outil de coupe, mais aussi le porte-outil, les paramètres d'usinage et les routines de programmation. De plus, il était nécessaire d'avoir un représentant du fabricant d'outils de coupe présent pour les essais d'usinage afin de s'assurer que toutes les recommandations ont été réalisées intégralement et que les coupes d'essai ont été effectuées de manière équitable.

REPENSER LA VALEUR

Bien qu'il ne soit jamais trop tard pour améliorer une opération en développant une nouvelle solution d'outillage, il est beaucoup plus difficile de surmonter les contraintes ou les inefficacités découlant des limites d'une machine-outil. Parce que Gentz ​​comprend parfaitement ses pièces, de l'intention de conception aux cycles de maintenance et de réparation, l'entreprise utilise cette idée pour définir les exigences des nouvelles machines en termes clairs. Pourtant, être flexible et pragmatique a bien servi la boutique. Le récent passage à des machines « à prix avantageux » en provenance de Taïwan, par exemple, est cohérent avec l'ouverture au changement caractéristique de l'entreprise.

Dernièrement, l'atelier s'est concentré sur l'augmentation de la production de boîtiers et de boîtiers à parois minces en alliages haute température tels que l'Inconel 718, un matériau qu'il rencontre fréquemment. La demande pour ces pièces a augmenté, surtout maintenant que Gentz ​​a de nouveaux contrats pour les carters de turbine du moteur Pratt &Whitney 150. En règle générale, le diamètre extérieur et le diamètre intérieur de ces pièces sont caractérisés par des contours et des rainures complexes avec des exigences de finition de surface fines. Certains boîtiers approchent 40 pouces de diamètre et mesurent jusqu'à 30 pouces. La plupart commencent comme des pièces forgées qui peuvent peser jusqu'à 3 ou 4 fois plus que la pièce finie. Après usinage, les parois peuvent être aussi minces que 0,06 ou 0,08 pouce. La tolérance dimensionnelle sur les diamètres est généralement de 0,001 pouce. Les tolérances sur les largeurs des fentes et des rainures complexes sont souvent tout aussi serrées.

Pour répondre aux commandes croissantes, M. Bartolomei a d'abord voulu s'en tenir aux centres de tournage habituels. Cependant, le distributeur Single Source Technologies l'a dirigé vers un centre de tournage à banc incliné modèle Johnford ST qui avait le pivotement inhabituellement important nécessaire pour gérer toute la gamme de diamètres de boîtier. Malgré cela, M. Bartolomei était hésitant. Ne devrions-nous pas envisager les machines plus chères auxquelles nous sommes habitués, s'est-il demandé. Dans son esprit, la rigidité, la fiabilité et la précision de ces machines pouvaient être tenues pour acquises.

Keith Kauzlarich, vice-président des ventes chez SST, savait que Gentz ​​était intransigeant dans ses attentes en matière de machines de qualité supérieure soutenues par un haut niveau de service et d'assistance. Cependant, il pouvait voir que les Johnford et d'autres machines de Taiwan seraient un bon choix. Par exemple,
le centre de tournage Johnford avait non seulement le swing exceptionnel que l'atelier recherchait, mais aussi d'autres caractéristiques qui le rendaient particulièrement adapté à l'usinage de l'Inconel.

Le principal d'entre eux est la rigidité. Le poids et la taille de son lit coulé ainsi que la construction en caisson sur les axes absorberaient les vibrations des forces impliquées dans l'usinage de l'Inconel. (En tant que matériau de pièce, l'Inconel est à la fois difficile à usiner et très sensible aux vibrations, il est donc sujet au broutage.) Le moteur de broche de 60 CV et les grands roulements de broche de ce tour fourniraient la puissance nécessaire pour ces coupes, en particulier dans l'ébauche. lorsqu'un couple élevé à bas régime est nécessaire. De plus, l'angle de 60 degrés de l'inclinaison du lit permet à un opérateur de se rapprocher des pièces dans la zone de travail.

Steve Ortner, président d'Absolute Machine Tools, estime que les machines de ce constructeur ont désormais un avantage sur les modèles japonais comparables, car Johnford n'a pas suivi la tendance aux conceptions plus légères et à faible masse préférées par les constructeurs japonais pour les applications d'usinage à grande vitesse. Par exemple, il souligne que les moulages Meehanite plus lourds sur ces tours offrent la rigidité exceptionnelle nécessaire pour couper les alliages aérospatiaux difficiles auxquels Gentz ​​est confronté.

En plus des centres de tournage conventionnels, Gentz ​​avait également besoin d'étendre ses ressources pour le tournage vertical. Cependant, les longs délais de livraison de ses choix préférés les ont écartés. M. Bartolomei a été dirigé vers les modèles VTL de You Ji, une autre ligne de Taiwan importée par Absolute Machine Tools. Comme le souligne M. Ortner, ces machines répondaient non seulement aux spécifications, mais étaient également des produits très fiables ayant fait leurs preuves dans le domaine de l'aérospatiale. De plus, les tailles de modèles recherchées par Gentz ​​étaient disponibles en usine avec des délais de livraison courts.

Un point qui a ajouté au scepticisme à propos des machines taïwanaises était le prix. Les deux marques étaient nettement moins chères que ce que Gentz ​​s'attendait à investir. C'était une entreprise qui n'était jamais à la recherche de bonnes affaires lorsqu'il s'agissait d'acheter des machines-outils. Lésiner sur les équipements de fabrication n'était pas son genre et n'était pas la façon d'assurer un travail de qualité dans l'industrie aérospatiale très exigeante.

En fin de compte, SST a organisé une réunion de l'équipe Gentz ​​au siège d'Absolute dans l'Ohio pour des démonstrations des machines Johnford et You Ji. Des visites aux clients de la région qui avaient installé ces marques dans des applications aérospatiales très similaires à celles de Gentz ​​ont également été organisées. Les deux utilisateurs usinaient l'Inconel avec beaucoup de succès. C'était suffisant pour convaincre le magasin d'aller de l'avant avec une commande. Les deux premiers tours Johnford ont été installés face à face dans une cellule avec un pont roulant au milieu pour faciliter le chargement et le déchargement. Une cellule similaire avec deux You Ji VTL a été installée peu de temps après.

Selon M. Bartolomei, les machines ont si bien fonctionné que des commandes répétées de machines des deux constructeurs ont suivi. Cela comprend une paire de VMC Johnford SV-41H avec des tables rotatives à quatre axes. Comme la quasi-totalité des machines de Gentz, les nouveaux bancs inclinés, VTL et VMC fonctionnent 24h/24 et 6j/7. Le record de fiabilité de ces machines a dépassé les attentes, même s'il convient de noter que Gentz ​​a mis en place un programme de maintenance préventive discipliné dans le cadre de ses efforts de fabrication allégée et d'amélioration continue.

L'AVENIR DE LA FABRICATION

Le succès de Gentz ​​dans l'aérospatiale est considéré comme un modèle pour la survie de la fabrication dans le sud-est du Michigan. De nombreux observateurs ont été témoins du déclin des usines automobiles de la région et des pertes d'emplois qui vont avec, pour conclure que la fabrication n'a pas d'avenir dans cette région. Gentz ​​contredit clairement cette perspective.

En plus de créer des emplois bien rémunérés pour une main-d'œuvre croissante au sein de ses propres installations, Gentz ​​soutient d'autres entreprises manufacturières de la région lorsqu'elle a besoin de l'un des processus qu'elle ne fournit pas actuellement en interne. Il soutient également les fournisseurs locaux tels que Seco Tools et Single Source Technologies. Cependant, tout le monde chez Gentz ​​comprend que le succès continu n'est jamais garanti. L'entreprise doit renouveler sa force en se mettant au défi, en défiant ses fournisseurs et en gardant ses clients forts également.