Comment une stratégie robot lean a révolutionné la production de surmoulage automobile

La plus récente addition à l'usine de KHG Plastics GmbH à Velberg, Allemagne, est une paire de cellules de moulage par injection verticales compactes. Ensemble, elles peuvent produire environ 40 000 contacts électriques surmoulés par semaine pour systèmes d'éclairage automobile, intégrant sans couture fabrication métal, surmoulage, test et emballage dans un processus entièrement automatisé — exécuté avec une élégance et simplicité remarquables.

Initialement, KHG Plastics prévoyait de faire transiter les pièces à travers les différentes étapes avec deux robots à six axes, un opérateur humain et automatisation supplémentaire. Sepro, en partenariat avec l'intégrateur local Kiki, a présenté une alternative rationalisée : trois robots linéaires à trois axes coordonnés par un unique système de contrôle. Le résultat fut une cellule plus compacte, plus productive — démontrant comment des solutions non conventionnelles peuvent produire des résultats supérieurs.

Automatisation de multiples fonctions

Après avoir obtenu l'opportunité de produire un nouveau contact métallique surmoulé pour les systèmes d'éclairage d'un constructeur automobile, KHG s'est attelé à concevoir une ligne de production entièrement automatisée qui tisserait ensemble une gamme d'équipements :

• une machine de poinçonnage et pliage pour transformer les blanks en contacts orientés gauche et droite ;
• une machine de moulage par injection verticale pour surmouler les estampillages métalliques ;
• une station de test pour vérification court-circuit 500 V ;
• une station d'emballage transférant les pièces « bonnes » dans des plateaux empilables pour automatisation en aval ou expédition.

Comme le flux impliquait des opérations pré- et post-moulage, le concept initial prévoyait deux robots à six axes — un grand, centralisé, pour gérer estampillage, moulage et test, et un robot plus petit pour charger les pièces finies dans les plateaux. Bien que logique, cette disposition soulevait des préoccupations d'encombrement et de portée. Marius Svagnea de Sepro a rapidement confirmé qu'un robot linéaire pouvait remplacer le grand robot à six axes. Le Sepro S5‑35, modèle à trois axes, offrait une course horizontale de 4000 mm, réduisant drastiquement la taille de la cellule et offrant un accès plus facile pour maintenance et changements d'équipement.

S'appuyant sur cette idée, Svagnea a suggéré un second robot linéaire, le Success 7 plus petit, pour prendre en charge la manipulation des pièces testées, et un troisième, le Success 11, pour gérer le chargement, déchargement et empilage des plateaux. Le positionnement des robots linéaires au-dessus des machines de moulage a simplifié le placement des machines, réduit les besoins en surface au sol et maintenu une portée complète grâce à des poutres horizontales personnalisables.

KHG a été impressionné : « Nous avons vu qu'un robot à six axes aurait pris trop de place et eu une portée trop limitée », a déclaré le PDG Lutz Karrenberg. « La solution Sepro/Kiki combinait plusieurs robots standards dans un espace très réduit. C'était la raison principale de notre décision. »

Karrenberg a ajouté : « Nous n'avions pas nécessairement pensé au départ à une solution avec chariot plateau incluant le chargement via un troisième système robot. Cette idée est venue entièrement de Sepro, qui avait déjà implémenté quelque chose de similaire. Cette solution non seulement nous a fait gagner beaucoup d'espace, mais a aussi optimisé notre flux de travail et apporté une grande flexibilité au système pour de futures tâches de production. »

Cellules en opération

Chaque robot fonctionne sous son propre contrôleur Sepro Visual, mais le Visual 3 sur le S5‑35 sert également de contrôleur maître, synchronisant sécurité et opérations à travers la cellule.

Le S5‑35 commence le cycle en prélevant quatre contacts estampillés et pliés — deux main gauche, deux main droite — depuis la table navette de l'unité poinçonnage-pliage. Il les place dans la moitié inférieure du plateau tournant ouvert de la machine de moulage verticale, les sécurise avec outillage de bout de bras, et initie le surmoulage. Après avoir retiré les quatre pièces finies du cycle précédent, le robot transfère les nouvelles pièces à la station de test, où un test court-circuit 500 V est effectué. Les pièces acceptables sont déplacées vers une station de transfert ; les pièces rejetées sont retirées de la ligne.

Ensuite, le Success 7 extrait les pièces testées de la station de transfert, les trie par orientation, et les dépose dans le plateau de pièces approprié. Avec une course horizontale de 1500 mm, il gère efficacement cette tâche.

Finalement, le Success 11 gère la logistique des plateaux : il déplace les plateaux pleins vers les stations de déchargement, les empile sur chariots mobiles, récupère les plateaux vides du stockage, et les replace sur la table glissante pour le prochain cycle de remplissage.

La seule intervention humaine requise est le retrait des plateaux pleins — environ toutes les six heures.

Simplification de l'intégration multi-machines

Coordonner trois robots et une suite d'équipements métal, moulage par injection, test électrique, et manutention plateaux exigerait normalement des PLCs séparés et une programmation personnalisée extensive. Le contrôle Visual 3 de Sepro, augmenté par l'ensemble de fonctionnalités Easy Package, a intégré tous les équipements clés de manière transparente. Easy Package étend l'interopérabilité presse/robot Euromap 67 et ajoute synchronisation, contrôle, surveillance et capacités d'échange de données via protocoles E79 et E81.

« La facilité d'intégration est le grand avantage du portefeuille Sepro », a déclaré Lutz Karrenberg de KHG. En tirant parti des outils d'intégration de Sepro via des partenaires de confiance, KHG a atteint deux cellules de production qui livrent des résultats plus élégants, puissants et rentables que les systèmes initialement envisagés, plus complexes — tout en nécessitant moins de programmation et d'effort d'intégration. De plus, la conception facilite le redéploiement rapide d'actifs quand les besoins de production futurs évoluent. »