Automatiser les produits faits à la main avec un robot ?

Est-il possible d'automatiser un produit artisanal ?

Lorsque nous pensons aux produits faits à la main, nous imaginons souvent des articles sur mesure, très complexes, où chaque pièce est nécessairement unique. Cependant, de nombreux produits sont faits à la main simplement parce que les chiffres de production ne sont pas suffisamment élevés pour justifier une automatisation complète.

Dans cette étude de cas, nous montrons comment un groupe de chercheurs dans le domaine des plastiques industriels a utilisé un robot et RoboDK pour automatiser un processus de fabrication en petits lots.

Le problème avec de nombreuses formes d'automatisation est qu'elles nécessitent que vous disposiez d'un processus cohérent fonctionnant à haut débit. Sans cela, il n'est souvent pas logique d'investir dans l'automatisation, car vous ne pouvez pas être sûr d'obtenir un retour sur investissement.

Lorsque vous avez un projet par lots plus petit, vous vous demandez peut-être s'il est même possible de l'automatiser.

C'est le problème auquel s'est attaqué un groupe de chercheurs en plastiques industriels avec leur dernier projet de robotique. Ils recherchaient un moyen simple et économique d'automatiser l'assemblage de jouets hula-hoop en plastique.

Présentation… ATS2i

Les chercheurs de la société française « Applications Thermoplastiques et Solutions Industrielles Innovantes » (ATS2i) ont mené ce projet. Elle était dirigée par l'ingénieur Alexandre Temporel, qui travaille dans la plasturgie industrielle depuis plus de 15 ans.

L'entreprise est spécialisée dans la conception et l'ingénierie de projets industriels innovants, avec une expertise spécifique dans la plasturgie. Ils intègrent une gamme variée de technologies de fabrication, notamment l'impression 3D, l'usinage et la CNC.

ATS2i étudie les projets tout au long du cycle de vie des projets industriels, depuis la recherche et le développement et les études de faisabilité jusqu'à la conception et le prototypage.

Une partie de leur mission en tant qu'entreprise consiste à aider les autres à moderniser leurs machines industrielles existantes grâce à une automatisation avancée.

C'est là qu'intervient leur projet de robotique hula-hoop.

Le projet :production de hula-hoop

Le projet en question impliquait la production de jouets hula-hoop en plastique. Ceci est un bon exemple d'une tâche qui est généralement effectuée à la main dans de nombreuses situations où de petites tailles de lots sont nécessaires.

L'équipe d'ATS2i a créé sa configuration comme test pour voir si la robotique pouvait être utilisée pour automatiser facilement l'étape d'assemblage de la production de cerceaux.

Que sont les cerceaux ?

Si vous n'êtes pas familier avec les jouets hula-hoop, voici une introduction…

Les cerceaux sont utilisés comme jouets depuis plus de 2 500 ans. Pour utiliser le cerceau, vous le faites tourner autour de votre taille, de vos membres ou de votre cou. Les enfants les utilisent pour les jeux et les adultes comme forme d'exercice ou de divertissement. Bien que les cerceaux aient une longue histoire, ils ont considérablement gagné en popularité dans les années 1950.

La plupart des cerceaux modernes sont fabriqués à partir de tubes en plastique, bien qu'ils soient traditionnellement fabriqués à partir de saule, de bambou ou d'herbe raide.

La complexité de la fabrication d'un Hula-Hoop

En tant que pièce d'ingénierie, les cerceaux sont très simples à fabriquer. Le tube en plastique est plié en cercle et les extrémités sont attachées ensemble, généralement en insérant une cheville à double extrémité.

Bien qu'ils soient simples à produire, les cerceaux ne sont pas toujours fabriqués à grande échelle. Contrairement aux versions produites en série, les petits artisans les produisent en petites quantités.

La tâche consistant à relier les extrémités des cerceaux ensemble est un bon candidat pour l'automatisation.

C'est un bon exemple d'une tâche souvent requise dans d'autres domaines de la fabrication de plastique.

L'application robotique :l'assemblage du hula-hoop

Le projet de l'équipe impliquait une utilisation simple d'un robot collaboratif. En conséquence, l'équipe a effectué la tâche dans l'atelier sans avoir besoin de mesures de sécurité supplémentaires telles que des clôtures ou des capteurs de sécurité.

Le processus d'installation et de fabrication était relativement simple.

La configuration robotique

La configuration comprenait les éléments suivants :

• Un robot collaboratif Universal Robots UR5.
• Une pince OnRobot.
• RoboDK pour la programmation de robots.
• Un gabarit de cintrage pour cintrer les tubes en plastique.

L'équipe a intégré ces composants dans une seule cellule robotique qui occupait autant d'espace qu'une table.

Le processus de fabrication

Le processus de création d'un hula-hoop impliquait des aspects d'entretien de la machine (pour entretenir la cintreuse) et d'assemblage.

Les étapes étaient les suivantes :

1. Prenez et pliez le tube dans la cintreuse, en assurant une saillie de 1,5 mm.
2. Alignez les extrémités.
3. Insérez le verre chauffé, utile pour faire fondre les extrémités du tube en plastique.
4. Appuyez sur les extrémités du tube ensemble, en les fixant.
5. Attendez que le plastique refroidisse avant de le retirer de la machine.

Programmer le robot avec RoboDK

Alexandre Temporel et son équipe ont décidé d'utiliser RoboDK pour programmer le robot. Le logiciel est compatible prêt à l'emploi avec les robots UR et utile pour des tâches telles que celle-ci.

Ils ont d'abord créé la configuration dans le logiciel. Grâce à la capacité de RoboDK à ajouter facilement des modèles 3D, ils ont également pu ajouter un modèle de cintreuse. Cela a facilité l'alignement correct du robot avec la machine.

Compte tenu de la nature flexible des tubes en plastique, ils ont décidé qu'il était logique de ne pas simuler les cerceaux dans le logiciel. Cela ne ferait qu'ajouter de la complexité à la simulation et était inutile pour créer un bon programme.

Vous pouvez voir les résultats de leur travail dans cette vidéo :

Comment en tirer des leçons pour votre propre application

Il existe de nombreuses façons d'utiliser la robotique dans votre processus qui ne vous obligent pas à tout mettre en œuvre et à tout automatiser.

Cette étude de cas d'ATS2i est un bon exemple d'application facile à déployer et qui soulage une tâche répétitive pour la fabrication de petits lots.

Vous pourriez même affirmer que le produit reste essentiellement fait à la main car le robot fait le même travail que l'homme ferait dans les mêmes circonstances - c'est-à-dire s'occuper de la cintreuse.

Quelle tâche en petits lots souhaitez-vous automatiser ? Dites-le nous dans les commentaires ci-dessous ou rejoignez la discussion sur LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram ou sur le forum RoboDK.