Transformer les défis difficiles en victoires collaboratives : l'approche éprouvée de Gentz Industries

Gentz Industries, à Warren, Michigan, est l'un de ces ateliers que certains fournisseurs adorent avoir comme client tandis que d'autres non. Avoir Gentz comme bon client rendra un fournisseur meilleur — et tous ses autres clients en bénéficieront aussi.

Gentz pourrait être appelé « exigeant ». Cependant, relever les 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 marchander durement ». Au contraire, elle est remarquablement ouverte, coopérative et équitable. Le problème est que Gentz est dédié à des exigences de production uniquement difficiles dans l'aérospatial et la génération d'énergie. La fabrication de composants complexes de turbine pour les marchés commercial et militaire est une part majeure de son activité. Ces composants incluent des carters de combustion, boîtiers de turbine haute pression et enveloppes d'échappement. En plus des processus CNC comme tournage, fraisage et électroérosion, l'atelier a une expertise étendue dans le formage de tôle avec presses hydrauliques, découpe laser, découpe jet d'eau, hydroformage et autres procédés. Sa capacité la plus remarquable est peut-être l'assemblage de nombreuses pièces usinées et formées en produits finis en utilisant soudage TIG, soudage faisceau d'électrons, brasage four sous vide et autres techniques d'assemblage avancées.

Inutile de dire que les exigences qualité pour composants de moteur à réaction sont extrêmement strictes, et les satisfaire est la priorité absolue de Gentz — la réputation de l'atelier dans l'industrie en dépend. Autres préoccupations majeures : efficacité et contrôle des coûts, qui déterminent la rentabilité de l'atelier.

Il est notable que ces dernières années, Gentz a changé son approche d'achat d'outils de coupe. Dans la même période, il a aussi changé sa philosophie d'investissement en machines-outils. Ces changements sont une raison pour laquelle l'entreprise parvient à réduire continuellement le temps d'usinage, réduire les mises en place et minimiser la manipulation de pièces tout en atteignant constamment les cibles qualité et coût. Intéressant, Gentz dépense plus en plaquettes spécialement développées et styles de porte-outils personnalisés, tout en s'éloignant de l'achat de machines-outils haut de gamme coûteuses. Dans les deux cas, cela reflète que l'entreprise est devenue plus consciente de la valeur.

Forums outillage

Les « forums outillage » mensuels sont un bon exemple de comment Gentz porte les interactions avec un fournisseur à un niveau nouveau et bénéfique. Participants : personnel Gentz représentant programmation CNC, ingénierie et achats. M. Bartolomei et Jim Stevens, directeur fabrication OEM, font généralement partie de l'équipe Gentz, indiquant le soutien de la direction pour ce processus.

Belinda Smith, ingénieure application pour Seco, rejoint usually son homologue d'E & R Industrial. Quand 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 utilisés chez Gentz, mais Seco fut le seul à embrasser le concept avec enthousiasme.

Les réunions se concentrent généralement sur une opération particulière qui a besoin d'attention. En substance, ces forums donnent à Gentz la chance de défier le fournisseur d'outillage de trouver une meilleure façon d'effectuer cette opération. Après identification des zones de préoccupation ou insatisfaction, le groupe discute options et alternatives avant de décider sur des projets d'amélioration spécifiques à poursuivre. Ces projets sont priorisés et ajoutés au « registre d'action », une liste de projets en cours incluant date de début, date de fin anticipée et notes sur cibles de performance spécifiques à atteindre. Le registre d'action est le principal résultat de chaque forum, durant généralement 90 minutes.

Souvent, Seco a développé nouveaux grades de coupe, géométries d'inserts ou revêtements en réponse aux items du registre d'action. Quand ces « spéciaux Gentz » prouvent leur valeur en atelier, certains deviennent probablement un article standard au catalogue Seco. D'autres sont des solutions uniques aux difficultés uniques imposées par les designs avancés des pièces de Gentz.

L'équipe Gentz comprend que les préoccupations de coût doivent se concentrer sur le coût de la coupe, pas le coût de l'outil. Un outil spécialement conçu coûte probablement plus, parfois considérablement plus, qu'un article standard. L'analyse de coût de pièce aide à rendre la valeur d'un insert ou assemblage coupe plus coûteux apparente et justifiable. De même, l'équipe reconnaît qu'elle doit être ouverte aux concepts qui défient sa notion de pratiques d'outillage. Cela peut signifier faire tourner un outil à des vitesses ou avances qui causent de la nervosité pendant les essais.

Exemple précoce : filetage par fraisage Inconel

Un early exemple de coopération réussie entre Gentz et Seco impliquait une opération de filetage par fraisage dans un carter de combustion Inconel. Basé sur l'input du fournisseur d'outillage, l'atelier a pu économiser plus de 60 000 $/an en réduisant le temps pour compléter 52 trous filetés par carter et éliminer le taraudage manuel pour finir chaque trou. Initialement, l'atelier voulait utiliser un fraise-filet 3,96 mm. Malheureusement, les fraises de cette taille d'autres fournisseurs ne pouvaient pas couper les filets à taille complète sans casser. Résultat : l'atelier a dû se contenter d'une fraise-filet plus grande pas si faible, faisant trois passes légères par trou et laissant les filets sous-dimensionnés. Le taraudage manuel de chaque trou à taille complète nécessitait 90 minutes supplémentaires en moyenne par carter.

Mme Smith a cru que l'atelier pouvait encore produire les trous à taille avec une fraise-filet 3,96 mm de la série Threadmaster de Seco. Ces outils carbure solide sont conçus avec structure micrograin et revêtement TiCN. Cependant, d'autres changements étaient nécessaires. Pour optimiser les conditions de coupe pour ce grade, les avances devaient être doublées à 4 928 mm/min et vitesses broche portées à 5 000 tr/min (le max de la machine). Passer à un système de porte-outil à retrait thermique serait aussi nécessaire pour minimiser le faux-rond à ces réglages, a-t-elle insisté. Même les routines de programmation devaient être modifiées. Bien que les changements proposés semblaient extrêmes au début, la logique de l'approche système était convaincante. En tests, la nouvelle fraise-filet a prouvé avoir la résistance et la résistance à l'usure pour produire filets à taille complète en deux passes au lieu de trois.

Plusieurs leçons en ont émergé. D'un, il était essentiel d'impliquer ingénierie, programmation et personnel atelier dans la discussion. De deux, il était important de considérer non seulement l'outil de coupe, mais aussi le porte-outil, paramètres d'usinage et routines de programmation. De plus, il était nécessaire d'avoir un représentant du fabricant d'outils de coupe présent pour les essais d'usinage pour s'assurer que toutes recommandations étaient pleinement appliquées et que les essais étaient effectués équitablement.

Repenser la valeur

Bien qu'il ne soit jamais trop tard pour améliorer une opération en développant une nouvelle solution d'outillage, c'est beaucoup plus dur de surmonter contraintes ou inefficacités découlant des limitations d'une machine-outil. Parce que Gentz comprend parfaitement ses pièces, de l'intention de conception jusqu'aux cycles de maintenance et réparation, l'entreprise utilise cette insight pour établir les exigences pour nouvelles machines sans ambiguïté. Pourtant, être flexible et pragmatique a bien servi l'atelier. Le récent passage aux machines « prix valeur » de Taïwan, par exemple, est cohérent avec l'ouverture caractéristique de l'entreprise au changement.

Récemment, l'atelier s'est concentré sur l'augmentation de la production de boîtiers et carters à parois minces en alliages haute température comme Inconel 718, un matériau qu'il rencontre fréquemment. La demande pour ces pièces a surgi, surtout maintenant que Gentz a de nouveaux contrats pour les boîtiers de turbine du moteur Pratt & Whitney 150. Typiquement, à la fois le DE et le DI de ces pièces sont caractérisés par contours et rainures complexes avec exigences de finition de surface fine. Certains boîtiers approchent 1 016 mm de diamètre et font jusqu'à 762 mm de haut. La plupart commencent comme forgages pouvant peser 3 à 4 fois plus que la pièce finie. Après usinage, les parois peuvent être aussi minces que 1,5 ou 2 mm. Tolérance dimensionnelle sur diamètres typiquement 0,025 mm. Tolérances sur largeurs de rainures et gorges complexes souvent tout aussi serrées.

Pour répondre aux commandes croissantes, M. Bartolomei voulait initialement rester avec les centres de tournage habituels. Cependant, le distributeur Single Source Technologies l'a dirigé vers un centre de tournage Johnford ST modèle lit incliné qui avait la portée exceptionnellement grande nécessaire pour gérer la gamme complète de diamètres de carters. Malgré cela, M. Bartolomei hésitait. Ne devrions-nous pas considérer les machines plus chères auxquelles nous sommes habitués, se demandait-il. Dans son esprit, la rigidité, fiabilité et précision de ces machines pouvaient être tenues pour acquises.

Keith Kauzlarich, VP ventes chez SST, savait que Gentz était intransigeant dans ses attentes pour machines de premier ordre soutenues par haut niveau de service et support. Cependant, il voyait que les Johnford et autres machines de Taïwan conviendraient bien. Par exemple, le centre de tournage Johnford avait non seulement la portée exceptionnelle que l'atelier cherchait, mais aussi d'autres caractéristiques le rendant particulièrement adapté à l'usinage de l'Inconel.

Chef de ces caractéristiques : la rigidité. Le poids et la taille de son lit en fonte ainsi que la construction à guidages boîte sur les axes absorberaient les vibrations des forces impliquées dans l'usinage de l'Inconel. (Comme matériau pièce, l'Inconel est à la fois dur à usiner et hautement sensible aux vibrations, donc sujet au vibrissement.) Le moteur de broche 60 ch et gros roulements de broche sur ce tour fourniraient la puissance pour ces coupes, surtout en ébauche quand couple élevé bas régime est nécessaire. Aussi, l'angle de 60° de l'inclinaison du lit laisse l'opérateur s'approcher des pièces dans la zone de travail.

Steve Ortner, président d'Absolute Machine Tools, croit que les machines de ce constructeur tiennent maintenant un avantage sur modèles comparables du Japon car Johnford n'a pas suivi la tendance vers designs plus légers, faible masse favorisés par les constructeurs japonais pour applications haute vitesse. Par exemple, il souligne que les fontes Meehanite plus lourdes sur ces tours fournissent la rigidité exceptionnelle nécessaire pour couper les alliages aérospatiaux durs face à Gentz.

En plus des centres de tournage conventionnels, Gentz avait aussi besoin d'étendre ses ressources pour le tournage vertical. Cependant, les longs délais sur ses choix préférés les excluaient. M. Bartolomei a été dirigé vers des modèles VTL de You Ji, une autre ligne de Taïwan importée par Absolute Machine Tools. Comme le souligne M. Ortner, ces machines non seulement rencontraient les spécifications, mais étaient aussi des produits très fiables avec des parcours éprouvés en travail aérospatial. De plus, les tailles de modèles que Gentz cherchait étaient disponibles d'usine avec courts délais de livraison.

Un point qui a ajouté au scepticisme sur les machines taïwanaises était le prix. Les deux marques étaient significativement moins chères que ce que Gentz attendait d'investir. C'était une entreprise qui ne chassait jamais les bonnes affaires pour l'achat de machines-outils. Lésiner sur l'équipement de fabrication n'était pas son style et pas la façon d'assurer travail de qualité dans l'aérospatial très exigeant.

Finalement, SST a arrangé pour que l'équipe Gentz se rencontre au siège d'Absolute en Ohio pour démonstrations des machines Johnford et You Ji. Des visites chez clients de la région ayant installé ces marques en applications aérospatiales très similaires à celles de Gentz ont aussi été arrangées. Les deux utilisateurs usinaient l'Inconel avec grand succès. Cela a suffi à convaincre l'atelier de passer commande. Les deux premiers tours Johnford ont été installés face à face dans une cellule avec une grue pont au milieu pour aider chargement/déchargement. Une cellule similaire avec deux VTL You Ji a été installée peu après.

Selon M. Bartolomei, les machines ont si bien performé que des commandes répétées pour machines des deux constructeurs ont suivi. Cela inclut une paire de VMC Johnford SV-41H avec tables rotatives 4 axes. Comme presque toutes les machines chez Gentz, les nouveaux lits inclinés, VTL et VMC sont en service 24h/24, 6j/7. Le bilan de fiabilité de ces machines a dépassé les attentes, bien qu'il faille noter que Gentz a un programme de maintenance préventive discipliné en place dans le cadre de ses efforts lean et amélioration continue.

Avenir de la fabrication

Le succès de Gentz dans l'aérospatial est vu comme un modèle pour la survie de la fabrication dans le sud-est du Michigan. Beaucoup d'observateurs ont vu le déclin des usines auto dans la région et les 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 de bons emplois bien payés pour une main-d'œuvre croissante dans ses propres installations, Gentz soutient d'autres entreprises de fabrication dans la région quand il a besoin de processus qu'il ne fournit pas actuellement en interne. Il soutient aussi des entreprises fournisseurs locales comme Seco Tools et Single Source Technologies. Cependant, tous chez Gentz comprennent que le succès continu n'est jamais garanti. L'entreprise doit renouveler sa force en se défiant elle-même, en défiant ses fournisseurs, et en gardant ses clients forts aussi.