Révolutionner la production multi-broches : l'approche innovante d'Otto Engineering

Quand un atelier est sur le marché pour des machines-outils, il peut dépendre des experts pour les conseils. Les constructeurs de machines-outils connaissent leur équipement et ses capacités ; ils devraient pouvoir déterminer les applications pour lesquelles il est le mieux adapté et celles où il peut échouer.

Otto Engineering Inc. de Carpentersville (Illinois), cependant, pense hors des sentiers battus et aime défier ses fournisseurs avec de nouvelles approches des pratiques traditionnelles. Production Machining a raconté l'histoire d'Otto il y a 15 ans. Cette suite montre un pari double sur le succès que l'entreprise a réalisé à partir d'un plan autrefois si radical que le fournisseur était même réticent à vendre la machine. Bien que son utilisation d'un multi CNC pour petites séries ne soit pas inédite, acheter la machine pour ce but précis et avoir un énorme succès avec cette stratégie surprend la plupart en dehors de l'organisation.

Sous contrôle

Otto a été fondé en 1961 pour le développement et la fabrication de produits commutateurs et accessoires de communication pour applications exigeantes. Produisant à l'origine des commutateurs rotatifs et poussoirs, la division contrôles offre maintenant une gamme étendue de commutateurs de contrôle, bascules et poignées. Elle commercialise ses produits vers les industries militaire, aérospatiale, agriculture, construction et autres. Un des projets actuels de l'entreprise implique la production de commutateurs pour le projet Orion de la NASA, qui explore la possibilité d'envoyer des gens sur Mars dans la prochaine décennie.

En 2004, travaillant via le centre technique de Chicago de DMG MORI USA Inc., Otto a acheté un tour multi-broches CNC Gildemeister GMC 35 ISM à six broches. C'était un gros achat destiné à réduire le temps de passage et ajouter de la flexibilité au sol. Comme on peut s'y attendre, certaines séries de pièces sur le Gildemeister peuvent nécessiter jusqu'à 10 000 pièces ou plus ; ce n'est pas surprenant. Mais ce qui est bien plus inhabituel, c'est que l'entreprise n'hésitera pas à faire des séries ne nécessitant que 50, 25 ou même cinq — oui, cinq pièces ; et c'est une machine six broches, donc une pièce supplémentaire doit être faite. La seule façon pour un atelier d'avoir du succès à faire tourner de telles quantités faibles est de minimiser les temps de préparation. La série moyenne est entre 200 et 1 000, nécessitant environ deux à six heures de temps de production.

Alors que les multi-broches sont connus pour exiger de longues préparations, Otto a trouvé un moyen de contrer cette tendance, maintenant ses temps de préparation moyens sur le Gildemeister à seulement environ 15 minutes. Selon la planification, certains jours la machine sera préparée jusqu'à six fois dans un quart de neuf heures, tandis que d'autres jours elle peut tourner un seul travail toute la journée.

Pourquoi ça marche

Depuis l'achat de la machine, Tom Secreto, superviseur d'atelier, a programmé 412 pièces différentes pour elle, consistant en sept familles de pièces différentes et un temps de cycle moyen de 16 secondes par pièce. Il gère ces travaux avec une bibliothèque d'outils de seulement 13 forets frontaux différents, 16 outils de tournage ID frontal et arrière différents, 10 outils de tournage DE côté tambour différents, et six outils de fraisage différents, pour un total de 45 outils échangés dans et hors de la machine.

Seulement de la barre d'aluminium du même diamètre est utilisée pour toutes les pièces. Les pièces vont de 22,2 mm jusqu'à 4 mm de diamètre. Pour compenser le coût additionnel de matière gaspillée quand on fait tourner les pièces de plus petit diamètre, Otto maintient des standards stricts pour fournir des copeaux propres, sans huile, à son recycleur. Éliminer le besoin de changer la machine pour différents diamètres de barre fournit une économie de temps significative dans la préparation.

Tout l'outillage est à changement rapide, et tous les outils sont pré-réglés. La commande Siemens, avec plus que suffisamment de décalages d'outil pour chaque position, permet une préparation facile de tous les décalages de géométrie pour chaque outil. Une préparation typique consiste à déposer quatre ou cinq outils dans la machine, charger le programme pour la pièce désirée et changer un collet de reprise. Du temps supplémentaire est pris à l'étape de programmation pour s'assurer qu'il s'adapte parfaitement à la simulation. L'opérateur peut simplement appuyer sur démarrage cycle et avoir confiance dans la précision de la première pièce.

M. Secreto sait quelles pièces tourneront sur la machine ensuite, et il a la préparation en attente. Tous les outils pré-réglés et tout ce qui est nécessaire pour la préparation sont gardés dans une armoire à côté de la machine. Le responsable d'atelier John Lang explique qu'un des défis du multi-broches est le réglage de la distance entre la sous-broche et les reprises, qui détermine la longueur totale de la pièce. La stratégie d'Otto est de monter l'indicateur à l'intérieur de la machine. Selon la pièce précédente, l'indicateur montre les ajustements précis nécessaires pour la suivante. Il peut y avoir seulement 180 millièmes de différence entre les deux pièces, mais les ajustements sont faits exactement, « plus ou moins rien », pour s'assurer que la prochaine pièce sera faite correctement du premier coup.

L'astuce est qu'au lieu de la stratégie typique de considérer des familles de pièces, Otto regarde des familles d'outils, adoptant une approche créative de la programmation. Ils regardent les outils existants et voient quelles pièces conviendront avec eux, même si cela peut nécessiter des coupes supplémentaires sur la pièce pour faire la forme, ajoutant une quantité minimale de temps de cycle. « Dans la plupart des cas sur un multi-broches, il y a déjà du temps libre parce que le temps de cycle dépend de l'opération ou du chariot le plus long », dit M. Secreto. « Par exemple, si le chariot 6 est à 18 secondes, et que c'est le plus long, alors le cycle est de 18 secondes. Peut-être que le chariot 2 est une opération d'alésage brut, et il n'est qu'à 12 secondes. Six secondes supplémentaires d'opération d'ébauche peuvent alors être ajoutées au chariot 2 sans affecter le temps de cycle global. » Ajouter des outils à la bibliothèque est un dernier recours et est presque jamais fait.

Bénéfices quantifiables

« On gagne en fait plus d'argent sur les commutateurs qu'on produit quand on a les plus petites tailles de lots », dit M. Lang. « La marge est bien plus élevée. La plupart des autres ateliers auraient du mal à maintenir le temps de cycle à 15 secondes sur une pièce avec autant de géométrie qu'on y met. »

Il dit que de telles pièces sur un tour CNC standard pourraient prendre jusqu'à deux minutes, et la préparation serait de trois à cinq heures. Les multi font environ sept fois mieux en temps de cycle qu'un tour CNC conventionnel. M. Lang le sait parce qu'Otto faisait toutes ces pièces sur des tours CNC conventionnels. Le retour sur l'investissement dans le Gildemeister a joué un rôle significatif dans le succès continu de l'entreprise. M. Lang se rappelle que quand il a commencé chez Otto, c'était une entreprise de 5 millions $. C'est maintenant une entreprise de 130 millions $, en croissance constante (incluant 15 % en 2018) depuis l'installation de la machine.

Parce que les courtes séries et temps de préparation permettent à Otto de fournir les pièces si vite, elle utilise essentiellement la machine comme sa salle de stock ou inventaire. L'entreprise ne garde pas de stock excédentaire. Même si une grosse commande arrive pour 5 000 ou 10 000 pièces, ils peuvent les sortir le lendemain. Sur un tour CNC conventionnel, ça prendrait une semaine. Même si plusieurs tours faisaient tourner les pièces, ça prendrait encore plus longtemps à cause des préparations additionnelles. Les clients apprécient le délai aussi parce qu'ils n'ont pas à penser à commander à l'avance. L'équipe commerciale dépose les commandes et obtient une réponse immédiate en production.

Qu'est-ce qui suit

Au-delà de ses capacités d'usinage CNC, Otto fait aussi du moulage par injection, de l'estampage, de l'assemblage de câbles et du surmoulage de câbles, employant maintenant environ 575 personnes. Elle a aussi récemment acheté une entreprise d'outillage et moules. Pour combattre les effets de la pénurie de main-d'œuvre croissante, l'entreprise engage deux apprentis par an directement sortis du lycée. Ces apprentis passent du temps à l'Association de l'Outillage et de la Fabrication de l'Illinois, puis s'installent chez Otto comme machiniste, modeleur, moulistes, ou spécialiste outillage et moules, selon leurs forces. M. Lang dit : « On a fait un rapport il y a cinq ans qui concluait que dans 10 ans (cinq ans à partir de maintenant), la moitié de notre main-d'œuvre sera à la retraite. Il faut résoudre ce problème. En apportant de nouveaux jeunes talents, avec le personnel de haut niveau de l'entreprise d'outillage et moules, on fait des progrès pour couvrir les besoins futurs. »

Malgré toute préoccupation de main-d'œuvre, l'entreprise continue de croître rapidement. Elle est en train de construire un nouveau centre technique de 9 300 m², prévu pour ouvrir en juin, qui abritera une grande partie des opérations d'usinage CNC et d'estampage. Avec ce bâtiment viendra un nouveau Gildemeister, presque identique à celui actuel. Cette machine est en assemblage maintenant, prévue pour livraison en juin.

Le multi actuel est à quasi capacité depuis ses débuts au sol. Une fois la nouvelle machine arrivée, Otto aura plus de flexibilité pour essayer différentes stratégies d'usinage. Une considération est d'avoir la nouvelle machine gérer plusieurs diamètres de pièces entre 7/8 pouce et un pouce et un seizième. « Changer les tailles de barre prend environ une demi-journée, donc on s'en est généralement tenu à l'écart », dit M. Lang. « Mais on aura l'opportunité de regarder les choses différemment encore, et on déplacera encore plus de pièces des tours CNC conventionnels. »

Otto a eu un grand succès avec le GMC 35 ISM, faisant sur un multi-broches ce qui est considéré comme des courtes séries et beaucoup de préparations. Ça a bien marché pour fournir des pièces vite et utiliser essentiellement la machine pour remplacer une salle de stock pour l'inventaire. La machine a requis une quantité remarquablement faible de maintenance. Les chariots sont encore d'origine et n'ont pas requis de reconstruction. Après plus de 73 000 heures de production, la seule maintenance que la machine a requise a été liée aux entraînements électriques, câbles et chargeur de barres. Otto prévoit les mêmes résultats de la nouvelle machine et attend avec impatience la croissance continue portée par la créativité qui a posé les fondations jusqu'à ce point.

Pour plus d'informations d'Otto Engineering Inc., visitez ottoexcellence.com ou appelez le 847-428-7171.