Raytec, Toujours dans l'optique de l'automatisation

PAR DAN DAVIS

Au fil des ans, les entreprises de fabrication de produits métalliques ont toujours eu du mal à trouver la bonne personne pour leur organisation. Bien entendu, ce problème a été exacerbé récemment par l'augmentation du salaire horaire dans d'autres secteurs économiques, tels que la restauration et l'hôtellerie, ce qui a rendu la concurrence pour les débutants encore plus féroce.

Pour lutter contre cette tendance, les fabricants de produits métalliques ont essayé d'investir autant que possible dans l'automatisation des activités de fabrication dans leurs ateliers, libérant ainsi les employés pour qu'ils puissent s'atteler à des tâches plus complexes. Pour certains, cependant, cette stratégie n'est pas nouvelle. Raytec Fabricating, par exemple, a vu les choses en face depuis plusieurs années et a non seulement acheté des technologies de fabrication plus productives au fil des ans, mais a également planifié un avenir automatisé à chaque achat.

Mais toute cette puissance de découpe laser a exercé une pression supplémentaire sur l'opération de pliage. L'ajout de presses plieuses n'était pas la solution, car il n'est pas facile de trouver des opérateurs de presse plieuse expérimentés, ou même quelqu'un qui serait intéressé par l'apprentissage de ce métier.

"Nous avons rapidement constaté que nous devions poursuivre ce parcours [en matière d'automatisation] pour réussir", a déclaré M. Zimmerman. "C'est alors que nous avons envisagé d'ajouter un robot d'empilage [à la poinçonneuse-cisaille]. À l'époque, nous n'avions pas vraiment pensé au pliage automatisé, du moins jusqu'à ce que nous ayons l'occasion d'effectuer des travaux qui conviendraient bien à ce type de machine.

L'ajout d'une panneauteuse à sa machine combinée poinçonnage-cisaillage Shear Genius SGe8 de Prima Power, achetée en 2015, était une extension logique du plan initial de l'entreprise vers un avenir plus automatisé. Un robot d'empilage sur la machine combinée supprimerait les responsabilités liées à la manipulation des matériaux et permettrait à l'opérateur de la machine de faire fonctionner une, voire deux autres machines. Le robot et une panneauteuse connectée se traduisent par un système dans lequel les pièces sont découpées, poinçonnées et formées sans aucune intervention humaine. La première fois qu'une personne toucherait la pièce, elle manipulerait la pièce finie à la sortie de la panneauteuse (ou de la poinçonneuse-cisaille si aucun formage n'était nécessaire).

En 2020, Raytec a décidé de poursuivre l'automatisation complète. Elle a installé une tour dotée de 14 unités pour alimenter la cellule de poinçonnage/cisaillage, qui a remplacé un système de chargement et de déchargement d'une seule palette ; une plieuse EBe Express servo-électrique de Prima Power ; un robot de prélèvement et d'empilage pour faciliter le traitement des pièces sortant de la SGe ; et une station tampon entre les deux cellules pour garantir que les pièces passent sans problème d'une station à l'autre.

MISE EN PLACE DE LA NOUVELLE LIGNE

Malgré son âge, le machine combiné poinçonneuse-cisaille est resté un élément viable pour ancrer la nouvelle ligne de fabrication automatisée. Après tout, il s'agissait de l'une des premières cellules mises en place chez Raytec pour fonctionner sans interruption et sans opérateur.

Zimmerman a notamment déclaré que la fonction de tri des pièces de la machine avait permis de rationaliser la production. La SGe dispose de deux zones de chute de 30 x 60 pouces pour les pièces de taille moyenne séparées du squelette et d'un convoyeur transversal qui capture les pièces plus petites et les achemine vers l'un des cinq bacs situés sous la table.

L'ajout de la tour de stockage des matières premières, reliée au combiné poinçonneuse-cisaille, a pu être réalisé assez facilement car il y avait de la place pour la placer à proximité de la machine. L'ensemble de la ligne devait cependant être planifié avec précision.

"Le défi consistait à rester à l'intérieur d'une longueur de l'usine déterminée par une porte de quai", explique Fred Cooke, directeur commercial de Prima Power. "Nous avons donc fourni des composants standard dans une configuration personnalisée.

Le SGe8 était d'un format de 14 pieds. Le système d'alimentation feuille à feuille FLS1540 connecté à la machine et le système robotisé de prélèvement et d'empilage pouvaient donc s'adapter à cette taille de pièce. Le dispositif de centre de prélèvement qui alimente la plieuse pouvait également prendre en charge des pièces de 2,5 m, ce qui ouvrait la voie au traitement de découpes au laser par le système de pliage.

La conception de la panneauteuse a toutefois dû être modifiée. Elle  a été élargie de 149,6 à 153,5 pouces pour s'adapter à une pièce spécifique que Raytec fabrique régulièrement.

Pour faire de la place, Zimmerman explique que certaines machines ont été déplacées. L'ensemble de la ligne était serré, mais il a été possible de garder tout l'équipement du côté droit de la porte du quai.

COMMENT FONCTIONNE LA LIGNE

La ligne se nomme officiellement PSBB (poinçonnage, cisaillage, stockage intermédiaire et pliage), et l'aspect de stockage aide à rythmer la production de manière à ce que tout se passe bien sur la ligne. Par exemple, pour les pièces qui ne nécessitent pas beaucoup de poinçonnage ou de formage sur le SGe, la cisaille peut rapidement prendre le pas sur le robot d'empilage. Pour éviter cela, les pièces sont mises en mémoire tampon après leur sortie de la poinçonneuse/cisaille, où elles sont maintenues jusqu'à ce que le robot puisse les empiler en vue de leur mise à disposition pour alimenter la cintreuse de panneaux ou de leur sortie si aucun formage n'est nécessaire.

"Le logiciel de programmation vous permet de fonctionner et de maximiser la production sans vous soucier d'un éventuel goulot d'étranglement dans le système", explique M. Zimmerman.

Une pile de pièces devant la plieuse ne pose pas trop de problèmes car l'EBe peut fonctionner deux à trois fois plus vite que la poinçonneuse/cisaille, selon M. Zimmerman, en particulier si les gaufrages ou les formes ascendantes font partie des activités de la SGe.  

Contrairement à une presse plieuse traditionnelle, une panneauteuse ne nécessite pas la présence d'un opérateur pour manipuler la pièce. Un manipulateur de pièces prend la feuille introduite sur la table et la positionne entre les outils de support de découpe, qui descendent ensuite et serrent la pièce en place, le matériau dépassant de l'autre côté.

Une fois la tôle en place, les lames de pliage de la machine, situées en haut et en bas, se déplacent pour plier le métal. Pour la plupart des opérations, c'est le mouvement de la lame de pliage, et non la forme des outils, qui détermine l'angle et le rayon de pliage final.

Plus le métal dépasse de l'outil, dans une zone de la machine appelée gorge, plus la collerette obtenue sera haute. Plus la gorge est profonde, plus la bride est haute. La hauteur maximale de pliage sur la cintreuse de panneaux est d'environ 8 pouces.

Selon M. Zimmerman, bien que l'EBe ne puisse pas tout traiter, notamment les pièces très étroites qui ne laissent pas assez de place au manipulateur de pièces pour s'y agripper et qui ne sont pas assez larges pour dépasser les outils du porte-flanc, il s'agit d'un outil très polyvalent, qui traite un grand nombre de tâches. Il produit des pièces d'une taille allant de portes à des panneaux de 3,5 mètres, de manière constante pendant une période de travail.

L'ensemble de la ligne PSBB est géré par une seule personne. M. Zimmerman a ajouté qu'en plus des améliorations en termes de productivité et de cohérence, la ligne entière a conduit à une opération beaucoup plus sûre, car personne ne doit manipuler le matériau jusqu'à ce qu'il sorte de la panneauteuse.

"La programmation a nécessité un certain niveau d'expérience au départ, mais les résultats en valent la peine. Vous pouvez dicter les résultats de manière beaucoup plus prévisible et contrôlée depuis le bureau que vous ne pouvez le faire avec les méthodes de fabrication traditionnelles", explique M. Zimmerman. "Vous n'avez pas à vous fier à l'expertise ou aux compétences d'un opérateur.

La panneauteuse n'a pas seulement permis à Raytec d'augmenter sa capacité de formage, elle a également ouvert la voie à de nouvelles opportunités commerciales.

"Du côté de nos clients, nous cherchions des moyens d'exploiter les opportunités manquées.  L'une d'entre elles était qu'il y avait très peu, voire pas du tout, de lignes de panneauteuses intégrées dans le marché de la sous-traitance. Cela nous a permis d'ouvrir le marché des petits et moyens volumes à des capacités de pliage de panneaux entièrement intégrées dans l'atelier, alors que ce marché n'aurait normalement pas eu accès à cette technologie", a déclaré M. Zimmerman.

PAS ENCORE FAIT

Avec sa nouvelle ligne automatisée en fonctionnement, on pourrait s'attendre à ce que Raytec prenne le temps d'analyser l'impact de ce nouvel investissement, mais ce n'est pas le cas. Le fabricant de produits métalliques va de l'avant avec l'expansion de son installation actuelle de 46 000 pieds carrés.

M. Zimmerman a indiqué qu'une extension de 18 000 pieds carrés devrait être achevée à la fin du printemps ou au début de l'été, suivie d'une autre de 28 000 pieds carrés dans le courant de l'été. Raytec doublera sa taille d'ici l'automne de cette année.

"Nous voulons répartir certaines de nos opérations pour les rendre plus efficaces", a-t-il déclaré.

Les deux machines de découpe laser seront déplacées dans la première annexe. Les deux machines seront connectées à des tours automatisées de stockage et de récupération des matériaux, ce qui leur permettra de maximiser le temps de coupe et de réduire encore la main-d'œuvre.

Dans le cadre de la dernière extension du bâtiment, Raytec envisage d'intégrer un système de coupe à longueur alimenté par bobine à la ligne de poinçonnage/cisaillage/pliage. Zimmerman ajoute que l'atelier prévoit de déplacer le système de poinçonnage/cisaillage existant et de le remplacer par un modèle plus récent. La machine autonome combinant poinçonnage et cisaillage serait alors associée à une tour à matériaux pour un fonctionnement sans surveillance. La cellule servirait d'appoint pour le découpage et le formage de petites pièces.

Les plans d'automatisation ne s'arrêtent pas là. Grâce à la capacité de Prima Power d'intégrer et de construire des systèmes entièrement automatisés qui sont compatibles en amont, un système automatisé de stockage et de récupération des matériaux Night Train FMS est considéré comme la dernière étape pour vraiment lier la cellule autonome de poinçonnage/cisaillage et la ligne de poinçonnage/cisaillage/ pliage ensemble

"Notre objectif est de pouvoir passer de la bobine à la feuille dans n'importe quelle machine, du stockage de la tôle au poinçonnage sur n'importe quelle machine, puis de replacer la pièce poinçonnée dans le Night Train pour le stockage", explique M. Zimmerman.

À l'heure actuelle, Raytec emploie environ 14 personnes pour ses opérations de fabrication métallique. Ce nombre ne changera pas radicalement avec l'investissement dans une automatisation plus poussée.

M. Zimmerman ne peut pas prédire l'avenir, mais il sait que Raytec doit continuer à améliorer sa productivité et sa flexibilité sans nécessairement augmenter ses effectifs à l'avenir. C'est ce qui est prévu depuis un certain temps et qui continuera à guider l'entreprise à court terme.

Portions of this article were used in the article that appeared in the March, 2023 issue of the FABRICATOR.