Allons hardiment là où aucun robot n'est allé auparavant

INTELLIGENCE DE TERRAIN :processus, solutions et stratégies intelligents

Le COVID-19 a mis en lumière la fragilité de la chaîne d'approvisionnement manufacturière aux États-Unis. Répondre à des crises de toutes sortes nécessite, au moins, la capacité de réparer ou de reconstruire rapidement les machines qui sont à la base de notre économie.
L'artisan polyvalent ou l'outilleur-ajusteur représente l'idéal vers lequel nous voudrions aller à l'avenir.

L'outilleur-ajusteur peut accéder à de nombreux procédés (usinage, formage, soudage, traitement thermique, etc.) et peut improviser en fonction des matériaux disponibles et des surprises inévitables.

L'inconvénient des artisans humains est qu'ils ne sont pas aussi reproductibles, précis ou puissants que les machines. Ils ne peuvent pas non plus travailler sans lumière, 24h/24 et 7j/7.
De nombreux collaborateurs et moi-même avons formé une vision du futur où les systèmes autonomes peuvent essentiellement agir comme des artisans qualifiés et utiliser de nouveaux outils de traitement soustractif, additif, d'assemblage et de déformation pour fabriquer et inspecter des composants de qualité garantie.

Deux choses sont nécessaires pour atteindre cet avenir :une vision commune d'une voie vers la fabrication autonome hybride et de nouveaux outils pour concrétiser cette approche :

La partie vision

Inspirés de la norme SAE J3016, définissant des niveaux d'autonomie de conduite, des niveaux d'autonomie de fabrication sont proposés.

Le niveau 0 représente aucune automatisation. Le niveau 1 comprend le suivi de trajectoire CNC. Le niveau 2 inclut la correction d'erreurs en boucle fermée. Le niveau 3 englobe les éléments de l'industrie 4.0 de la capture de données à l'échelle du système pour prendre des décisions.

Les niveaux 4 et 5 incluent plusieurs processus (addition, soustraction, jointure, transtypage, etc.) dans un cadre intégré. Au niveau 4, le système peut automatiquement fixer et transférer le composant d'un processus à un autre.

Le niveau le plus élevé - 5 - imite une conversation avec un artisan qualifié où les compromis entre le coût, les performances et le délai de livraison peuvent être discutés et, une fois choisis, exécutés sans intervention humaine tout en enregistrant des données critiques qui garantissent la qualité des composants et le partage de l'expérience avec d'autres cellules de fabrication.

Nouveaux outils et processus

Cette vision nous libère des très gros outils, matrices et presses qui fixent souvent les délais et les dépenses d'investissement.

Au lieu de cela, nous pouvons imaginer plusieurs petits outils pour ajouter, déformer et couper travaillant simultanément sur une pièce, un peu comme plusieurs fourmis robotiques effectuant des travaux variés mais avec un contrôle dimensionnel précis.

Alors que les universitaires en ingénierie se sont concentrés sur l'analyse des processus de fabrication hautement productifs, il existe de nombreuses opportunités dans les processus à plus petite échelle et hautement contrôlés.

De nombreux processus de fabrication basés sur des outils simples et légers pourraient être assez puissants dans ce paradigme.

Par exemple, mon groupe développe des procédés de soudage locaux, à haute vitesse, à l'état solide, basés sur l'impact, qui utilisent des équipements très légers.

Parce qu'ils ne chauffent pas le matériau, il n'y a pas de distorsion thermique ou de dégradation des matériaux, et ils peuvent joindre des métaux très résistants et dissemblables.

Ces processus et des processus similaires basés sur des outils légers et agiles seront au cœur de ce nouvel atelier automatisé.

Avec les progrès rapides des capteurs, des calculs, de la robotique et des processus, il semble inévitable que ces innovations de processus complètent notre production de masse très efficace existante pour créer des produits complexes de haute qualité quand et où ils sont nécessaires.