Logiciel d'imbrication avancé : Productivité accrue pour tôleries et découpeurs métalliques

Avec les derniers logiciels d'imbrication de pièces, tôleries et découpeurs métalliques boostent significativement la productivité manufacturière

Des logiciels d'imbrication plus intelligents, plus rapides, avec une meilleure automatisation et d'autres améliorations majeures aident les tôleries et découpeurs métalliques dans les ateliers et autres fabricants à injecter un coup de productivité dans leurs opérations d'usine. Accélérer les processus d'usine est toujours crucial, mais le faire avec des efficacités optimales gagnées grâce aux nouveaux outils et techniques d'imbrication donne aux ateliers un avantage sur la concurrence.

Les systèmes de logiciels d'imbrication sont employés par une large frange de l'industrie manufacturière, allant des petits ateliers aux opérations de fabrication de taille moyenne à grande qui déploient une gamme de systèmes de découpe métallique : laser, jet d'eau, plasma et oxycoupage. Obtenir les bons rendements de la découpe de tôles planes est un objectif clé pour les ateliers, ainsi que garantir des niveaux de sécurité élevés, maintenir les coûts bas et accélérer les opérations avec les derniers systèmes en réseau et équipements d'automatisation.

Imbrication pour rendements optimaux

Si les fabricants veulent toujours obtenir les meilleurs rendements de leurs programmes d'imbrication, ce n'est pas le seul facteur que les gestionnaires devraient examiner lors de la recherche de la meilleure solution d'imbrication pour leur opération particulière, note James Lindsey, responsable produit SigmaNest, SigmaTEK Systems LLC (Cincinnati).

« Typiquement avec les logiciels d'imbrication, il y a plusieurs choses que les gens regardent pour évaluer la productivité », dit Lindsey. « Le rendement d'imbrication en est un. C'est le plus facile. Nous allons un peu plus loin. Ce n'est pas seulement une question de rendement, c'est une question de préparer les pièces pour l'aval. »

Rapprocher trois ou quatre commandes peut aider, quand c'est possible, à obtenir de bons rendements — le plus grand nombre possible de pièces à partir d'une tôle de matière donnée. Automatiser le processus avec l'optimisation CN, automatiser l'imbrication et la trajectoire d'outil CN aident aussi immensément à booster la productivité.

« Pour le rendement, c'est très variable », dit Lindsey. « Selon les pièces que vous lancez, cela peut être 80-90 %, mais cela peut aller de 60 à 90 %. Si vous faites surtout des pièces rectangulaires, c'est 90 % qu'il faut viser. »

Si un atelier découpe des pièces circulaires, il n'y a pas de grande façon d'obtenir des rendements d'imbrication élevés. « Prenez un disque, il n'y a pas grand-chose que je puisse faire pour imbriquer des pièces rondes. Il y aura de la chute. On retire cette pièce, et c'est ce qu'on appelle un restant, et certains choisissent de le retailler. Si c'est de l'acier doux, généralement on ne s'en inquiète pas, et nous avons des outils pour gérer cela. »

« Nos clients ont généralement une large gamme de types et de marques de machines, et ils veulent un logiciel qui fera tourner toutes leurs machines sans perdre aucune fonctionnalité de la capacité de la machine », ajoute Lindsey. « L'importation de données avec les systèmes existants, et l'exportation de données vers les systèmes MRP est toujours importante. »

La dernière version SigmaTEK SigmaNest X1 Version 1.3 a ajouté la prise en charge du système d'exploitation Windows 64 bits, ce qui a gagné en vitesse, et d'autres améliorations d'imbrication ont augmenté les rendements de 2 à 4 % ou plus, dit Lindsey. D'autres améliorations de rendement d'imbrication sont attendues dans la prochaine version de SigmaTEK prévue ce mois-ci. Cette mise à jour ajoutera d'autres améliorations de trajectoire d'outil CN dans les systèmes de manipulation de pièces, dit Lindsey, ainsi que la fonction CN avec les derniers lasers à fibre. « Nous avons aussi commencé à publier des parties de SigmaNest SX, qui est une version 3D de SigmaNest », ajoute-t-il.

Imbrication automatisée, options cloud

Quand les gestionnaires d'atelier envisagent d'imbriquer des pièces ou non, il n'y a vraiment qu'une bonne réponse. La seule façon d'optimiser pleinement le matériau et les machines impliquées est d'avoir de bonnes capacités d'imbrication. « Peu importe le processus que vous utilisez, la réponse serait la même. Quand on parle d'imbrication, on parle d'utiliser le matériau de la meilleure façon possible », note Laura Blackmon, responsable programmation logicielle, ESAB Cutting Systems (Florence, SC), fabricant de systèmes de soudage, plasma et oxycoupage.

Dans les ateliers de fabrication, les ouvriers doivent manipuler de grandes pièces d'aciers et métaux en plaques, souvent de 3 × 6 m (10 × 20 pi), à l'aide de grues et d'autres automatismes, dit Blackmon. « Il y a pas mal de chargement et déchargement, il y a beaucoup d'exigences de sécurité à considérer », ajoute-t-elle. « Pendant ce temps, il n'y a aucune utilisation de la machine, aucune découpe en cours. Ce que fait l'imbrication, c'est collecter toutes les pièces, les rassembler sur une plaque, et avec l'imbrication, vous obtenez une utilisation du matériau bien plus élevée. Vous réduisez aussi le temps de production d'au moins 50 %, peut-être même 75 % — il y a donc une énorme différence entre imbriquer et ne pas imbriquer. »

Avec le dernier logiciel d'imbrication Columbus III d'ESAB, les opérateurs peuvent utiliser ses capacités d'imbrication automatisée pour programmer des tâches d'imbrication à minuit, dit-elle, et les travaux d'un atelier sont programmés avec une imbrication optimale pour chaque travail et chaque client. « Sans programme d'imbrication, vous ne pouvez pas faire cela efficacement. Un autre gros point pour les clients est la sécurité des travailleurs. Quand on parle de sécurité, cela fait partie des coûts de coupe », dit-elle. « Les coûts d'indemnisation des accidents du travail explosent, et quand on entre dans les coûts de sécurité, cela devient un problème très, très important. »

L'imbrication permet aussi aux ateliers de réduire considérablement le temps que les ouvriers passent à prélever et placer le matériau, dit Blackmon. « Si cette machine ne tourne pas, ce plasma ne tourne pas, je n'ai aucun retour sur investissement », affirme-t-elle. « Tout ce qui est en dessous de 75 % [temps d'exécution/utilisation machine] est très improductif. »

Deux nouvelles fonctionnalités ont aidé les utilisateurs de Columbus, notamment un nouvel Assistant Travail et de nouveaux outils logiciels basés sur le cloud, dit Blackmon. L'Assistant Travail permet aux services de saisie de commande de déposer facilement leurs commandes dans Columbus pour les opérations d'imbrication nocturnes. « Columbus comprend l'inventaire de l'entreprise ; à minuit, il lance l'imbrication et au moment où l'atelier ouvre le matin, les nids sont déjà faits. Nous sommes passés complètement à l'automatisation. » Le logiciel imbrique automatiquement les travaux et peut tenir compte de plusieurs matériaux et épaisseurs de matériaux différents, et les outils de dessin du programme fonctionnent avec tous les principaux logiciels de modélisation solide 3D CAO disponibles.

La deuxième avancée majeure concerne les nouveaux services de données CutCloud et WeldCloud de l'entreprise, qu'ESAB a démontrés à un salon à Düsseldorf, Allemagne, en septembre, et aura en vitrine au salon FABTECH de novembre à Chicago. Les outils de partage de données basés sur le cloud CutCloud et WeldCloud éliminent la personne avec le clipboard qui analyse le processus, note-t-elle, et traitent plutôt les données en temps réel avec des outils web pour analyser plus rapidement et complètement les processus d'usine.

« L'avancée technique dans CutCloud permet aux entreprises de boucler la boucle vers les gestionnaires », dit Blackmon. « Nos clients deviennent plus intelligents et plus productifs et la façon de le faire est de comprendre votre processus. Cela va faire une grande différence. »

Améliorer le résultat net

Automatiser la ligne de fabrication avec de meilleurs mélanges peut souvent conduire à réduire les coûts de coupe pour les ateliers de fabrication. « Traditionnellement, les fabricants ont pris l'approche de lancer les travaux séparément. Cela facilite le suivi des pièces/clients séparément pour le suivi des travaux dans l'atelier et l'affectation des coûts », dit Doug Wood, directeur général Radan, Amériques, pour Vero Software (Cheltenham, UK, et Tuscaloosa, AL). « Les solutions d'imbrication d'aujourd'hui ont vraiment progressé pour permettre aux tôleries de combiner les travaux de plusieurs clients et de garder la trace des pièces. »

« Combiner les travaux et produire les pièces dont vous avez besoin quand vous en avez besoin aide à l'utilisation du matériau et aux temps d'exécution machine », ajoute-t-il. « Les systèmes d'imbrication peuvent aussi s'intégrer au système MRP ou ERP d'une entreprise pour transmettre les exigences de production. Une fois les nids générés, des étiquettes peuvent être produites ou les pièces peuvent être gravées automatiquement pour identification. »

Les fabricants bénéficient non seulement d'une utilisation accrue du matériau, dit Wood, mais aussi d'une efficacité machine accrue en maintenant la machine en marche avec des plaques pleines quand possible — en fabriquant les pièces et quantités nécessaires.

Certaines des dernières améliorations de la version 2018 de Radan incluent un nouveau Moteur d'Imbrication dans la version mise à jour qui sort ce mois-ci, dit Wood. Le logiciel abordera l'utilisation par feuille et le travail d'imbrication global, ou projet de nid, dit-il.

« De plus, nous avons développé Radmanager, un nouveau produit qui répond aux défis de l'imbrication avec plusieurs ingénieurs et plusieurs machines », ajoute Wood. « Radmanager fournit une solution avec visibilité sur plusieurs machines ou centres de travail pour plusieurs opérateurs permettant une flexibilité avec les exigences de production. Si une machine est en panne pour maintenance préventive ou réparation, vous pouvez voir rapidement si l'un des autres équipements de découpe a de la disponibilité et déplacer la production. Radmanager fournit aussi la fonctionnalité de rejeter des pièces pour qualité ou tolérance et de les réintégrer dans le planning d'imbrication. »

Les fabricants de l'industrie de la fabrication recherchent principalement la facilité d'utilisation, des solutions d'imbrication qui peuvent importer rapidement et facilement des données 2D et 3D, et un logiciel qui gère aussi les exigences de production des systèmes MRP, dit Wood. « Une fois les pièces imbriquées, la performance peut être suivie pour ce qui a été atteint pour l'utilisation du matériau et les temps d'exécution machine. De plus, générer les rapports nécessaires et les informations d'étiquetage de pièces, ou graver automatiquement le numéro de pièce pour identification, sont des capacités que les fabricants recherchent. »

Les logiciels d'imbrication d'aujourd'hui sont utilisés pour toute industrie qui traite des formes et quantités multiples, ajoute-t-il. « Nous avons eu des demandes pour imbriquer des composants pour bois, plastique, nylon, verre, tôle et plaque — et nous avons même eu une demande pour imbriquer sur du chocolat. »

« Chaque machine différente aura ses propres caractéristiques, bords de feuille requis, espacement des pièces, et angles de rotation », dit Wood. « Une bonne solution d'imbrication devrait pouvoir faire des ajustements à la volée. Donc si aujourd'hui mon jet d'eau est en panne pour service, toutes les pièces requises aujourd'hui devront être redirigées vers ma presse à poinçonner CNC, et les pièces imbriquées avec des exigences d'espacement différentes et outillage [doivent être] appliquées pour produire les pièces sur la presse à poinçonner. »

L'efficacité exige aussi que l'imbrication soit connectée au logiciel FAO de l'entreprise, ajoute-t-il. « Déplacer un trou, changer une entrée, ou accommoder un changement de dernière minute — ce sont des réalités dans un environnement de fabrication », note Wood. « Idéalement, c'est intégré dans votre système de conception, aussi, pour pouvoir déposer un assemblage directement dans votre projet de nid et calculer les patrons plats pendant le processus sans avoir besoin d'exporter/importer des fichiers de pièces. »

Vitesse, précision livrent la productivité

De nombreuses nouvelles fonctionnalités dans les logiciels d'imbrication avancés d'aujourd'hui livrent la productivité des pièces avec des temps de coupe plus rapides et une meilleure précision, note Derek Weston, responsable marketing produit pour produits CAO/FAO chez Hypertherm (Hanover, NH), développeur de machines de découpe jet d'eau et plasma, ces gains venant d'une importation CAO plus efficace, d'une imbrication plus rapide, ou de techniques de coupe qui réduisent le temps total de coupe. Par exemple, il note que la technologie Rapid Part d'Hypertherm peut fournir jusqu'à 100 % d'augmentation des pièces par heure, et sa technologie True Hole peut livrer des trous prêts à boulonner découpés au plasma en acier doux, éliminant le besoin d'opérations de perçage secondaires.

Les améliorations en programmation plus rapide, facilité d'utilisation, et réductions de coûts avec économies de matériau s'additionnent, et Weston dit que les logiciels d'imbrication avancés peuvent être surprenamment faciles à apprendre et utiliser, nécessitant moins d'étapes et permettant aux utilisateurs de terminer les tâches plus rapidement. « Cela accélère non seulement le processus de programmation, mais facilite la formation des nouveaux employés », dit-il. « En passant à un logiciel d'imbrication avancé, vous pouvez voir une amélioration instantanée de l'utilisation du matériau. Cela est dû aux algorithmes sophistiqués et techniques d'optimisation utilisés dans l'imbrication automatique, et aux efficacités gagnées de la gestion des plaques, et du traitement des ordres de travail. Même une petite amélioration de l'utilisation du matériau peut économiser des dizaines de milliers de dollars par an. »

Les nouvelles percées techniques incluent le support complet par le logiciel Hypertherm ProNest de ses technologies SureCut, y compris True Hole et Rapid Part, ajoute-t-il, qui sont livrées automatiquement sans intervention de l'opérateur, et True Bevel, qui réduit considérablement le temps de configuration de chanfrein. Les technologies SureCut sont appliquées sans besoin d'opérateurs hautement qualifiés, note-t-il.

Certaines nouvelles fonctionnalités disponibles dans ProNest 2017 v12.1 incluent Dynamic Align, qui crée une colonne ou rangée connectée de pièces de type rectangulaire, alignées sur un côté, et les pièces alignées peuvent être connectées avec une ligne commune ou un pont. Cela permet la chute de pièce avec un seul passage de coupe le long du bord aligné, et évite les collisions alors que les pièces sont libérées au fur et à mesure que la tête de coupe s'éloigne de la pièce. D'autres nouvelles fonctionnalités de ProNest sont sa Data Sync, qui exporte les données de travail ProNest dans le format requis par les systèmes ERP au fur et à mesure que les nids sont complétés, et la Détection de Chanfrein Solidworks, pour identifier les bords chanfreins sur les pièces Solidworks et leur attribuer automatiquement le chanfreinage ProNest pendant l'importation.

Besoins d'imbrication pour jets d'eau

Tout fabricant n'a pas besoin de sauter immédiatement dans le logiciel d'imbrication, note Carl Olsen, directeur produits logiciels, OMAX Corp. (Kent, WA). « L'imbrication est quelque chose que je décourage en fait les gens du jet d'eau de faire dès le début, parce que quand les gens demandent à ce sujet, c'est souvent une fantaisie sur comment ils utiliseront leurs machines qui ne correspond pas toujours à la réalité, et ils ne savent pas ce qu'ils ne savent pas, donc ils finissent par acheter le mauvais logiciel à 20 000 $ », dit Olsen. « Il y a une grande variété de logiciels d'imbrication qui ont une variété de cas d'utilisation et d'ensembles de fonctionnalités, donc quel logiciel d'imbrication est le meilleur dépend beaucoup de comment il sera utilisé. C'est donc quelque chose à évaluer soigneusement, généralement mieux après quelques mois d'expérience avec leur machine quand il devient clair ce qui est réellement nécessaire. »

« Il y a quelques raisons principales d'imbriquer, mais tout fabricant n'a pas besoin d'imbrication. Cependant, voici les principales choses que le logiciel d'imbrication peut faire pour un atelier », dit Olsen, y compris « remplir efficacement le matériau avec des pièces afin de minimiser la quantité de matériau déchet, et maximiser la quantité de pièces découpées dans une plaque de matériau. » Les fonctions secondaires du logiciel d'imbrication incluent des fonctions de gestion telles que le suivi des feuilles restantes, la planification des travaux, et d'autres fonctions, dit-il.

Le dernier logiciel OMAX offre aux utilisateurs une planification de trajectoire d'outil automatique améliorée, spécifiquement en considérant la planification de trajectoire d'outil automatique pour les feuilles imbriquées. « Cela peut être utilisé pour permettre l'utilisation de nimbteurs tiers qui n'ont pas leur propre planification de trajectoire d'outil », dit Olsen.

Pour de nombreux utilisateurs, la facilité d'utilisation est souvent importante dans le logiciel d'imbrication, dit Olsen. « La capacité de remplir au maximum une feuille de matériau avec un minimum de chute est souvent un facteur de différenciation », dit-il. « Parfois, ce sont les opportunités d'intégration et d'automatisation. D'autres fois, c'est une fonctionnalité unique pour un processus particulier. » Les ateliers qui découpent une variété de formes en haute production peuvent mettre le logiciel d'imbrication à meilleur usage, ajoute-t-il.

Le logiciel d'imbrication est crucial pour l'utilisation efficace du matériau et du temps des opérateurs, note Kurt Mueller, directeur gestion produit pour fabricant de jets d'eau Flow International Corp. (Kent, WA). « Pouvoir combiner efficacement les travaux de différents clients qui utilisent le même matériau permet un meilleur débit pour l'atelier de fabrication et moins de matériau déchet », dit Mueller. Enfin, le logiciel d'imbrication permet le suivi et la réutilisation de tout restant d'une taille appropriée pour d'autres travaux. »

Les dernières mises à jour logicielles de Flow étendent la capacité d'importer une grande variété de formats de modélisation standard de l'industrie, y compris le travail avec des modèles solides pour la découpe 2D et 3D, ajoute-t-il. « Pouvoir prendre en charge une grande variété de formats permet aux ateliers de fabrication flexibilité et ne les oblige pas à acheter de nombreux outils CAO différents pour découper des pièces sur leurs machines à jet d'eau Flow. »

Les fonctionnalités clés d'un bon logiciel d'imbrication incluent un empaquetage efficace des formes sur un matériau, un moyen facile de suivre les restants et de les réintégrer dans le logiciel pour de futurs nids, ainsi que la facilité d'utilisation. « Pour tirer le maximum de bénéfices du logiciel d'imbrication, il doit être accessible aux programmeurs avec le moins de barrières d'apprentissage possible. »

Les tôleries bénéficient certainement d'une meilleure utilisation du matériau, mais le logiciel d'imbrication est utile dans toute industrie où du matériau en stock plat est utilisé — peu importe le type de matériau, ajoute-t-il. « Les entreprises traitant des matériaux à haute valeur comme le titane et autres alliages réaliseront des avantages encore plus grands en imbriquant efficacement les pièces. »