Des fondations à l'innovation : Le passé, le présent et l'avenir de la fabrication

Nous pensons souvent à la fabrication en termes de dernières tendances et technologies. Cependant, nous devrions nous rappeler que la fabrication est construite sur couche après couche de développements et accomplissements précédents qui ont élargi notre connaissance du processus de fabrication. Ceux qui utilisent les technologies de fabrication d'aujourd'hui ne réalisent peut-être pas que les outils qu'ils utilisent sont rendus possibles par les générations de développeurs technologiques qui les ont précédés.

Avec cela à l'esprit, j'ai réfléchi à certaines des choses que j'ai rencontrées au cours de ma longue carrière dans la fabrication. Il est remarquable de voir combien nous avons progressé dans la fabrication au cours des 40 dernières années. Les solutions de fabrication d'aujourd'hui n'existaient pas il y a des années, donc notre approche pour résoudre les problèmes était très différente à l'époque. En triant certaines des choses que j'avais promis de réduire ou d'éliminer dans mon sous-sol, je suis tombé sur une pièce en acier inoxydable qui m'a rappelé une expérience importante que j'ai eue il y a de nombreuses années.

Au début des années 1980, l'utilisation de petits ordinateurs dans les ateliers de machines était tout juste en train de commencer. J'étais déterminé à rejoindre ceux qui appliquaient les ordinateurs au processus de fabrication. C'était avant que les ordinateurs personnels IBM ne soient disponibles ; j'ai convaincu ma femme que si je pouvais acheter un ordinateur Apple II+, je pourrais gagner de l'argent en créant des programmes NC pour de petits propriétaires d'ateliers de machines dans ma région.

Après avoir obtenu l'ordinateur Apple, je n'avais aucune idée de comment j'allais faire fonctionner ma prédiction. À cette époque, tous les petits ordinateurs étaient utilisés principalement pour les jeux et la comptabilité. Il y avait à peine des programmes informatiques pour la fabrication. Ensuite, en août 1982, j'ai été chargé d'écrire un programme NC pour la recherche de l'Illinois Institute of Technology à Chicago.

Ce programme devait faire partie d'une démonstration de cellule de travail pour des dirigeants de GM, Ford et Chrysler. Le plan était de créer la cellule et d'inciter les dirigeants à en voir le fonctionnement après qu'ils aient assisté au SIAM 1982, également à Chicago. J'écrirais quatre programmes pour produire des valves, y compris la tige et la tête de chacune.

La cellule consistait en un tour NC, une station de trempe par induction, une station d'inspection (go/no-go), un robot monté au sol et une station de nettoyage. Jusqu'à ce point, je n'avais pas utilisé mon ordinateur pour écrire des programmes, y compris des programmes NC manuels. Je ne savais pas non plus comment j'allais livrer le programme fini autrement que par une impression, et je n'avais pas d'imprimante – qui à l'époque était un article très cher (j'ai pu en ajouter une six mois plus tard après avoir économisé). J'avais cependant deux lecteurs de disquettes 5¼" sur mon système donc je pouvais sauvegarder ce que j'écrivais.

Ce projet était dirigé par le défunt Dr. Keith McKee et plusieurs de ses collègues. Je dois admettre qu'ils étaient beaucoup plus avancés dans l'utilisation de l'ordinateur Apple que moi. Ils avaient bidouillé un Apple comme le mien mais avec plusieurs ajouts aux backplanes sur la carte mère. Ils avaient créé des commutateurs sur les cartes qu'ils avaient installées dans les backplanes, et étaient capables de contrôler les interrupteurs marche/arrêt sur toutes les machines de la cellule. Aussi, puisque leur ordinateur était comme le mien, je pouvais livrer des disquettes pour ma partie du contrat.

À ce moment-là, je pensais que tous mes problèmes étaient résolus. Je ne savais pas ce qui m'attendait. À l'époque, j'avais passé plusieurs années dans la fabrication mais venais juste de commencer à écrire des programmes NC et seulement sur un type de machine, un tour Cincinnati Cinturn. Cela ne ressemblait en rien à la machine qu'ils voulaient que je programme – un tour Takasawa bien usagé avec un vieux contrôle FANUC. Le contrôle FANUC prenait autant de place que la machine. C'était bien loin des contrôles modernes qui résident généralement à l'intérieur du pendant d'une machine. Aussi grand que soit le contrôle, je ne pouvais encore voir qu'un bloc d'informations à la fois. Vous pouvez imaginer combien de temps et fastidieux ce serait de déboguer un programme sur cette machine. Ce n'était que le début de mes problèmes de programmation.

J'ai rapidement appris qu'il n'y avait aucun code G que je pouvais émettre qui créerait une courbe parabolique. Au début, j'ai pensé que je pouvais enchaîner un tas d'interpolations circulaires qui suffiraient. Pas de chance. Ce que j'ai découvert, c'est que ce vieux contrôle FANUC ne me permettrait pas d'émettre des interpolations circulaires successives. Pourtant, j'ai pu compléter les trois premiers programmes après beaucoup de corrections. Le nez sur ces pièces avait des courbes simples et répondait aux commandes de code G.

C'était la quatrième pièce qui nous a donné de gros maux de tête. La courbure de la tête sur cette pièce ressemblait à une parabole. Mon approche était de faire de petites approximations pour la courbe parabolique. Peut-être pourrais-je faire des positions autour de la courbe à des intervalles de 0,001" (0,0254 mm) qui suivraient de près la courbure. Oh, comme je souhaitais avoir un logiciel capable de faire ces calculs pour moi.

À l'époque, il y avait un logiciel pour ordinateurs Apple appelé VisiCalc. Cependant, c'était un programme de tableur utilisé principalement pour la comptabilité et le précurseur de Lotus 123 et Microsoft Excel.

Nous manquions de temps pour compléter le projet, et je n'avais toujours pas été capable de produire un programme fonctionnel pour la valve avec un nez parabolique. Le vieux contrôle FANUC devenait fou quand il rencontrait les arcs de code G. Dans le désespoir, je me suis tourné vers le logiciel VisiCalc pour résoudre mon problème. En utilisant la formule pour cette parabole, j'ai pu la charger dans une cellule et répliquer les positions X et Z. Cela a résolu mon problème, et nous avons complété le projet à temps.

Je me suis demandé si le logiciel FAO d'aujourd'hui pourrait résoudre mon problème d'il y a de nombreuses années. J'ai découvert que le logiciel Geopath avait des dispositions pour les formes – et l'une d'elles était une parabole. J'ai revisité le plan de près de 40 ans, branché le point focal et la longueur dans le logiciel et voilà ! Il a retourné la forme exacte sur le plan. J'ai chargé cette forme dans Mastercam et créé un programme tout de suite.

Ce revécu de mon expérience il y a longtemps me rappelle à quel point nous avons progressé depuis lors. Ce qui prenait des jours pour moi à l'époque prend maintenant des minutes.

Tout au long de ma carrière dans la fabrication, j'ai occupé de nombreux postes, y compris machiniste, superviseur NC, chef de département et responsable des opérations. Mon travail actuel est professeur titulaire de technologie de fabrication au Richard J. Daley College à Chicago, où nous avons ouvert un nouveau centre de technologie de fabrication de 35 millions de dollars juste avant la pandémie. Le centre est rempli d'équipements et de laboratoires de fabrication, d'usinage et de soudage modernes. Ici, j'aide mes jeunes étudiants à apprendre sur des équipements qui n'auraient guère pu être rêvés il y a 40 ans.

Mais cet équipement – et les nouvelles compétences de nos étudiants – sont construits sur les millions non dits de projets de développement comme celui qui a produit ma valve parabolique. La technologie de fabrication a une histoire riche dans ce pays, dont nous pouvons tous être fiers.