Révolution de l'usinage CNC : la transformation de l'Industrie 4.0

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L'Industrie 4.0 est en marche, c'est indéniable. Grandes entreprises et pays entiers investissent massivement dans cette initiative avec des résultats prometteurs. L'Industrie 4.0 est un nouveau concept de fabrication qui exploite toutes les technologies IT pour une production automatisée plus efficace. Ce concept va influencer de nombreux procédés et équipements de fabrication modernes. L'usinage CNC, l'une des branches les plus avancées de la fabrication, va être profondément transformé par ce changement de paradigme.

Prise de décision grâce aux Big Data

L'un des piliers de l'industrie du futur est le Big Data. La capacité de stockage et de traitement des ordinateurs a tellement augmenté qu'il est désormais possible de centraliser toutes les informations sur les travaux actuels et passés d'un atelier d'usinage CNC. Mieux encore, les ordinateurs et réseaux neuronaux pourront analyser ces données d'usinage pour optimiser les paramètres de coupe, le bridage, le choix des outils, etc. Ils pourront ainsi conseiller l'opérateur et rendre son travail plus facile et efficace.

Maintenance préventive

Les machines-outils (centres d'usinage 5 axes, tours, rectifieuses, etc.) seront équipées de multiples capteurs et les systèmes de surveillance Big Data collecteront ces informations en temps réel pendant le fonctionnement. Cela présente de nombreux avantages. Premièrement, les capteurs peuvent estimer la tolérance et, quand l'outil devient trop usé, compenser en modifiant les coordonnées de la pointe ou le diamètre du cutter.

Mais cela va plus loin. Imaginons qu'une pompe pneumatique présente un défaut mineur. Elle fonctionne normalement mais s'use plus vite. Les capteurs mesurent la pression fournie et détectent l'écart par rapport à la norme bien avant la panne complète. L'opérateur peut commander le remplacement à l'avance et l'effectuer avec un simple arrêt court, évitant une panne imprévue et des dommages plus importants.

Collecte de données pour améliorer la planification des processus

Peu connu : les machines-outils ne coupent le métal que 25 à 40 % de leur temps de fonctionnement. 60 à 75 % du temps, elles attendent les pièces de l'opération précédente. L'Industrie 4.0 implique que tous les équipements soient unifiés par un système de gestion numérique unique et fonctionnent comme une seule cellule. Si le système connaît les opérations nécessaires pour fabriquer la pièce et toutes les pièces de l'atelier, il peut calculer différents parcours à une vitesse phénoménale, les ajuster à l'arrivée d'une nouvelle pièce et créer un système de fabrication automatisé intelligent. Le pourcentage de coupe effective et donc l'efficacité augmenteront considérablement.

Contrôle qualité automatisé et virtuel

Le contrôle qualité a toujours été complexe : il fallait maintenir un laboratoire avec des instruments de mesure de haute précision ou sous-traiter, ce qui demande temps et ressources. Avec l'Industrie 4.0, les machines-outils seront dotées de nombreux capteurs permettant d'estimer la tolérance des pièces, leur finition de surface, leur dureté et autres caractéristiques en analysant les données des capteurs pendant l'usinage. Cela réduira aussi le temps global de contrôle car la pièce sera évaluée sans interrompre la fabrication.

Gestion automatisée des approvisionnements de l'atelier

La gestion automatisée complète de l'atelier offre de nombreux avantages. Des étapes ont déjà été franchies avec les systèmes ERP (Enterprise Resource Planning) dans la gestion du cycle de vie des produits, mais des améliorations restent possibles. Un temps d'arrêt considérable survient quand les matériaux et fournitures sont commandés pour un projet et qu'on attend la livraison. Ce temps mort peut être évité en connaissant les matériaux en stock et ceux nécessaires au prochain projet. Les réseaux neuronaux gérant les ateliers peuvent faire les deux : surveiller les stocks et prédire quels matériaux et outils seront requis dès l'arrivée du modèle ou de la conception. Ils peuvent même établir la nomenclature et passer commande automatiquement chez les fournisseurs. Ainsi, l'atelier ne sera jamais en attente par manque de fournitures : elles arriveront juste à temps pour l'usinage de la nouvelle pièce.

Usinage dans le Cloud

Les systèmes de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) et les technologies cloud, composants de l'Internet des Objets, permettront aux ingénieurs et opérateurs d'accéder à distance à différents types de machines-outils et de les configurer pour des opérations. De nouveaux services d'usinage en ligne émergeront : le client n'aura qu'à télécharger un modèle CAO de sa pièce et attendre sa livraison. Plus de discussions avec les ingénieurs ni d'heures d'attente pour l'approbation des plans. La fabrication deviendra aussi simple que le commerce en ligne, chaque produit étant personnalisé.

Nouveaux systèmes de fabrication automatisés

Avec l'Industrie 4.0, l'automatisation des machines et l'intégration des systèmes atteindront un niveau tel que la disposition de l'atelier devra être repensée. Des équipements robotiques seront intégrés au processus d'usinage pour charger/décharger, brider/débrayer les pièces, contrôler la qualité, changer les outils de coupe, etc. Une machine-outil (ou plusieurs) liée à un système de gestion virtuel avec des équipements robotiques formera une « cellule de fabrication » capable de fonctionner sans opérateur, il suffira de lui fournir les métaux et composites à usiner.