Industrie 4.0 dans la fabrication :la puissance croissante de l'automatisation

En 1784, la première révolution industrielle a commencé avec des machines fonctionnant à l'eau et à la vapeur. La seconde révolution survint en 1870 avec la production massive d'acier et d'électricité; le monde a également été témoin de l'invention des avions au cours de cette période. En 1960, la troisième révolution industrielle a introduit l'électronique sophistiquée, les ordinateurs et l'automatisation. Cette révolution était principalement axée sur la révolution numérique dans le processus industriel. Aujourd'hui, nous vivons dans un système cyber-physique axé sur la synchronisation du monde réel avec le monde virtuel. C'est ce qu'on appelle la quatrième révolution, ou Industrie 4.0, un terme officiellement inventé en 2015 par M. Klaus Schwab, président exécutif du Forum économique mondial.

L'industrie 4.0 est la nouvelle révolution industrielle pour créer des usines intelligentes alimentées par la mise en réseau de machines et de processus avec des plateformes intelligentes. Il existe divers éléments de la révolution de la fabrication de l'industrie 4.0, tels que l'analyse de données, l'Internet des objets (IoT), la robotique avancée, la réalité augmentée, la fabrication additive, les logiciels d'usine virtuelle et la traçabilité numérique.

Cet article examinera en profondeur la fabrication de l'industrie 4.0, y compris les processus et les technologies qui excellent et ce qui doit encore être amélioré.

Éléments technologiques majeurs de l'Industrie 4.0 Fabrication

Ci-dessous, nous détaillons certains des principaux éléments technologiques qui composent les processus de fabrication de l'industrie 4.0 d'aujourd'hui et examinons leurs avantages et leurs limites.

Fabrication additive

La fabrication additive (FA), également connue sous le nom d'impression 3D, utilise un modèle CAO 3D pour fabriquer des pièces couche par couche grâce à l'ajout de matériaux, contrairement aux techniques soustractives classiques. Aujourd'hui, la technologie AM répond aux besoins de conception sophistiqués de nombreux secteurs, tels que l'automobile, la fabrication, l'aviation et le médical.

Au cours des vingt dernières années, la technologie AM a évolué à travers différentes phases. La stéréolithographie a été la première technique brevetée de prototypage rapide développée sous AM en 1986. Elle a ensuite connu les successions suivantes :

• 3DP (impression tridimensionnelle) – 1993
• Modélisation des dépôts en fusion – 1992
• Frittage laser sélectif – 1989
• Fabrication d'objets laminés – 1988
• Formation de filets au laser – 2 000

Avantages

Contrairement aux processus soustractifs traditionnels, la technologie AM peut vous aider à concevoir un prototype fonctionnel dans un court laps de temps. Les déchets de matériaux sont considérablement réduits, car la technologie utilise la matière première requise pour la pièce et offre la possibilité de réutiliser le matériau restant. Étant donné que la pièce est fabriquée en un seul processus et avec peu de configuration requise, vous économisez du temps et de l'argent sur plusieurs étapes de fabrication et d'assemblage.

Limites

La fabrication additive est encore en phase bêta. Il existe des limitations fonctionnelles, telles que les faibles vitesses, qui ne le rendent pas adapté à la production de masse. Les prototypes créés avec la fabrication additive nécessitent également souvent des finitions de post-production. De plus, comme la fabrication additive utilise des poudres liquides et des polymères métalliques, les matériaux manquent de résistance suffisante pour fabriquer des pièces de grande taille.

Usines virtuelles

Les usines intelligentes d'aujourd'hui utilisent des systèmes cyber-physiques et exploitent dans une large mesure la puissance des technologies de l'information. Dans les usines intelligentes, le système permet aux machines et autres ressources de fabrication de communiquer, de collaborer et de travailler en équipe avec peu ou pas d'interférence humaine. Cependant, l'installation de ces systèmes de fabrication est coûteuse et peut être risquée à tester. À cet égard, le cadre de l'usine virtuelle fournit l'aide à la décision nécessaire.

Avantages

Le cadre d'usine virtuelle (VF) est un environnement logiciel de simulation 3D avancé permettant d'évaluer les performances de votre usine intelligente dans des conditions de demande variable et d'usine dynamique. Vous pouvez l'utiliser pour une seule pièce d'équipement ou pour toute l'usine. La technologie VF est très utile pour prédire la variabilité des processus d'un nouveau système de fabrication en l'absence de données historiques.

Limites

Pour que le programme de simulation donne des résultats fiables, il doit recevoir un synopsis précis des conditions spécifiques de votre installation. Ce sont des personnalisations à forte intensité de main-d'œuvre et nécessitent des experts en la matière. Comme la simulation s'exécute sur la base d'une saisie continue de données en temps réel, tout changement de paramètre au sein du système de fabrication, des machines ou des robots peut avoir un impact sur la précision du résultat.

Robots industriels

Avec l'aide de technologies telles que l'intelligence artificielle et l'analyse de mégadonnées, les processus de fabrication de l'industrie 4.0 s'appuient sur des robots industriels pour augmenter la vitesse de production et réduire les coûts de processus.

Avantages

Contrairement à leurs ancêtres traditionnels, les robots de la révolution manufacturière de l'industrie 4.0 sont conçus pour avoir des capacités d'auto-conscience, d'auto-entretien et d'auto-prédiction. Avec des systèmes sensoriels avancés, ces robots de nouvelle génération interagissent avec d'autres robots et travailleurs humains pour améliorer la qualité de fabrication. Ils utilisent des technologies de capteurs avancées pour renforcer leur perception de diverses tâches manuelles, telles que la détection automatique des pièces, le ramassage correct des matériaux et la manipulation en toute sécurité de l'article.

Limites

L'intégration de robots hautement sensibles et économes en énergie est un défi. De plus, les robots de la phase industrielle 4.0 ne sont pas encore développés à maturité pour remplacer les travailleurs expérimentés pour des tâches complexes dans les chaînes de montage et les centres de distribution.

Industrie 4.0 et installations de traitement des métaux

L'industrie de la transformation des métaux peut grandement bénéficier de la révolution de l'industrie 4.0 en termes de coûts d'exploitation réduits, de faibles déchets de matériaux, de livraisons rapides et de faibles possibilités de révisions. Les fabricants peuvent récolter des bénéfices à chaque étape du processus de fabrication.

Les machines CNC intelligentes peuvent créer des modèles prédictifs à l'aide de données historiques pour se prémunir contre les points de défaillance potentiels. L'effet combiné des capteurs IoT et des compteurs intelligents peut aider les grandes machines à gérer efficacement le flux d'énergie pendant les heures d'inactivité. Le retour d'information en temps réel des machines sur le processus serait un choix idéal pour les opérateurs afin d'éliminer toute erreur potentielle au cours de sa phase alpha.

L'automatisation peut augmenter la vitesse de production et réduire les erreurs humaines, mais certains éléments seraient toujours hors de leur portée. L'un de ces éléments est l'achat du matériel approprié pour le projet. Une machine CNC intelligente automatisée ne sert à rien si la pièce est de mauvaise qualité.

Achetez des matériaux pour la fabrication de l'industrie 4.0 auprès d'un fournisseur de métaux fiable

Industrial Metal Service est un guichet unique pour l'achat, le recyclage et le sciage des métaux. Depuis plus de deux décennies, nous fournissons à la région de la baie de San Francisco et à l'ensemble du pays nos services métalliques fiables. Notre vaste inventaire de métaux comprend l'aluminium, l'acier, le cuivre et le titane ainsi que des métaux spéciaux tels que l'Inconel et le Monel.