Automatisation chez Aztalan Engineering

L'automatisation des machines-outils n'est pas une idée nouvelle chez Aztalan Engineering de Lake Mills, Wisconsin. Au lieu de cela, pour ce sous-traitant, l'utilisation de l'automatisation pour charger et décharger les pièces est une pratique établie. Dans les années 1990, l'entreprise a repris la production d'un ensemble de composants d'un autre atelier, en achetant et en installant les deux tours CNC à chargement robotisé que cet ancien atelier avait utilisés. La cellule offre une productivité élevée à ce jour.

Et pourtant, l'expérience avec ces robots ne signifiait pas que le troisième tour ajouté à cette cellule obtiendrait son propre robot. Lorsque la demande croissante pour ces composants a justifié un nouveau processus impliquant un tour supplémentaire, Aztalan a surveillé de près pour voir si le chargement manuel de ce tour supplémentaire était suffisant pour suivre le rythme. C'était pour un moment. Mais lorsque la demande devait encore augmenter, il est devenu évident qu'un nouveau robot était nécessaire pour la dernière machine. Par conséquent, un robot FANUC M10iA a été ajouté à ce tour Okuma LB 2000. Ainsi, cette cellule d'Aztalan comprend désormais à la fois des robots et des tours dont l'âge est distant de près de 20 ans. La cellule est l'un des nombreux exemples d'automatisation de machines-outils de cette entreprise. La mesure dans laquelle Aztalan utilise l'automatisation est instructive pour diverses raisons. Tout d'abord, il illustre la variété des options d'automatisation qui pourraient avoir un sens dans un environnement d'usinage à façon. Mais deuxièmement, et peut-être plus important encore, l'expérience d'Aztalan montre pourquoi ne pas se laisser influencer par le défi d'adopter l'automatisation. Aztalan fait lui-même face à ce défi. L'entreprise progresse rapidement et l'augmentation de la capacité grâce à l'automatisation est souvent le meilleur moyen de répondre aux demandes de production. Mais même ainsi, explique Kirk Kussman, directeur des ventes et du marketing de l'entreprise, les technologies d'automatisation ont tendance à faire face à des obstacles supplémentaires lorsqu'il s'agit de gagner une justification. Comme il le dit, "Il est toujours difficile d'acheter une machine qui ne fabrique pas directement une puce." Ce défi est aggravé par l'éventail des possibilités d'automatisation. Réussir avec un type d'automatisation ne révèle pas la valeur des autres approches. Par exemple, le succès des tours à chargement robotisé n'a pas suffi à montrer à l'entreprise la meilleure façon d'automatiser un certain processus d'usinage multiple. Ici, la meilleure solution n'était pas un robot, mais un système de palette flexible Fastems associé à un centre d'usinage horizontal. Plutôt que d'arriver à cette solution par elle-même, M. Kussman dit qu'Aztalan l'a adoptée après que son fournisseur de machines-outils, Morris Midwest, ait fait valoir qu'il existait également un moyen rentable d'automatiser la production de ce numéro de pièce. Sensibiliser Une partie de la raison pour laquelle Aztalan progresse rapidement aujourd'hui est la décision délibérée de l'entreprise de le faire. Il y a environ 4 ans, l'entreprise a lancé un effort de vente et de marketing visant à augmenter son volume d'affaires. L'entreprise avait peu de notoriété à l'époque, mais elle est maintenant plus largement reconnue, en particulier par les fabricants de technologie médicale, le secteur représentant la plus grande part de l'activité du magasin. Aujourd'hui, dans ce domaine, explique M. Kussman, Aztalan doit régulièrement soumissionner sur les principaux appels d'offres. L'entreprise a également réussi à gagner la confiance des firmes d'ingénierie de conception, un avantage qui lui permet de s'impliquer dans le développement de nouveaux produits en les conseillant sur leur manufacturabilité. Tout cela a entraîné une augmentation de l'activité. L'entreprise a réagi en partie en s'agrandissant, le PDG de l'entreprise Jim Brey lui-même concevant l'installation d'expansion qui a plus que doublé l'espace de production lors de son ouverture il y a deux ans. L'entreprise a également augmenté son personnel, tout en appliquant l'automatisation pour augmenter la valeur que les membres du personnel peuvent offrir. Un tour bibroche LFS à portique Okuma est un autre exemple d'automatisation qui fonctionne bien dans l'environnement de cette entreprise. Bien qu'Aztalan soit un atelier sous contrat (ce qui signifie qu'une grande partie de son travail provient d'accords à long terme), il doit toujours être aussi réactif qu'un atelier de travail pour répondre aux exigences de livraison et de quantité de pièces souvent fluides des clients. La machine LFS, qui comporte deux broches tournantes tournées vers l'avant, s'est avérée précieuse pour l'usinage à grand volume d'une pièce automobile. Le portique aérien charge et décharge non seulement la pièce, mais la fait également passer entre les broches pour l'usinage du côté A et du côté B, en gardant plusieurs pièces en travail à tout moment. Plus récemment, l'atelier a attribué une deuxième référence à cette machine et prépare des mors de serrage et des pinces pour une famille de quatre pièces qui lui seront également attribuées. Bien que le tour bibroche à portique soit une ressource efficace à haute productivité, il s'agit toujours d'une machine CNC avec la flexibilité que cela implique, permettant des transitions rapides entre les différentes références selon les besoins. Remplir le temps On pourrait en dire autant du centre d'usinage horizontal, également d'Okuma, qui est desservi par le système de palettes de Fastems. Sur les dix palettes équipées de ce système, cinq sont configurées pour faire fonctionner une pièce particulière, un collecteur usiné à partir d'aluminium massif. Sur chacune de ces cinq palettes, la pierre tombale contient huit pièces en aluminium, quatre blocs pour l'usinage du côté A et quatre pièces partiellement usinées pour l'usinage du côté B. Les palettes restantes sont disponibles pour des séries de production d'autres pièces pendant les pauses dans la production de ces collecteurs, qui sont livrés au rythme d'environ 15 000 par an. Aztalan pourrait produire cette pièce efficacement en utilisant un HMC indépendant. Même avec huit pièces par pierre tombale, le chargement manuel d'un ensemble de pièces sur une palette au HMC pendant que l'ensemble actuel tourne sur l'autre palette pourrait essentiellement éliminer le temps de configuration. Cependant, la prochaine étape au-delà de la production HMC est quelque chose comme le système Fastems. Ce que cette automatisation ajoute à la console HMC déjà efficace, c'est le temps autrement perdu en l'absence d'employés. Apparemment, ce n'est pas beaucoup de temps. Avec deux équipes de 10 heures, Aztalan capture 20 heures de chaque journée de travail. Et pourtant, l'usinage léger avec le système de palettes augmente considérablement la capacité de ce HMC. Un jour de semaine, le système de palettes maintient la machine en marche pendant les 4 heures restantes. Pendant le week-end, il permet 6 heures supplémentaires de production. Ces 26 heures d'usinage supplémentaires augmentent le rendement de la HMC de plus de 20 %. Même lorsque du personnel est présent, en fait, la machine équipée d'un système de palettes fonctionne essentiellement sans surveillance. En règle générale, l'opérateur a jusqu'à 6 heures pour s'éloigner et s'occuper d'autres machines avant de revenir pour décharger les pièces finies et en charger de nouvelles. Suivre le rythme Ces tours robotisés – les machines avec lesquelles Aztalan a commencé à utiliser l'automatisation – fabriquent des composants pour un système d'administration de médicaments. L'automatisation de cette cellule, qui comprend désormais le robot ajouté au tour le plus récent, libère l'opérateur de la cellule pour effectuer la tâche vitale d'inspecter les pièces finies. Les tolérances dimensionnelles des composants d'accouplement usinés dans cette cellule sont rigoureuses, avec des caractéristiques qui incluent même une convexité ou une concavité globale (selon la pièce) de 5 microns. Aztalan a investi dans la technologie de mesure afin que l'inspection requise pour ces pièces puisse suivre le rythme de l'usinage automatisé. Un système de mesure de forme Tropel de Corning utilise la métrologie laser pour cartographier les pièces finies. L'appareil représente un niveau de technologie d'inspection rarement vu dans un environnement d'usinage à façon. Et cela suggère le prochain niveau de défi que l'automatisation apporte généralement. Les systèmes de production automatisés sont souvent si productifs que la fluidité du travail nécessite des systèmes réactifs avant et après l'usinage. Une mesure efficace répond à la demande de vitesse après usinage. Pendant ce temps, M. Kussman dit qu'investir dans le logiciel Exact JobBoss - pas seulement l'acheter, mais aussi prendre le temps de mettre toutes ses capacités en jeu - a été essentiel pour organiser le travail avant l'usinage et le configurer plus efficacement pour la production. Rendre le processus encore plus réactif avant l'usinage est désormais le principal défi de l'atelier, dit-il. L'entreprise cherche des moyens d'étendre sa capacité de programmation CNC pour suivre le rythme du flux de travail qui ne cesse de s'accélérer. La programmation en atelier fera partie de la solution, dit-il. Il y a du talent dans l'atelier et tous les emplois n'ont pas besoin d'être programmés en ingénierie. De plus, l'entreprise apprendra à s'appuyer davantage sur l'automatisation dans le logiciel de FAO pour générer automatiquement des trajectoires d'outils de routine, mais ce n'est pas facile, dit-il. Naturellement, les programmeurs veulent s'assurer que chaque caractéristique critique d'une pièce de grande valeur est programmée correctement. En conséquence, ils préfèrent superviser directement chaque étape de programmation. Ainsi, éteindre les lumières d'un processus d'usinage est une chose, car il est possible de regarder le robot et la machine-outil en action avant que les lumières ne s'éteignent. Mais éteindre les lumières dans la programmation est une autre affaire, car le logiciel n'offre aucun moyen similaire de regarder à l'intérieur. Par conséquent, l'adoption de l'automatisation FAO impliquera une confiance encore plus grande que le chargement automatisé des pièces. Il s'avère que la machine-outil est l'une des parties du processus les plus faciles à automatiser.