GIFA 2023 - parachevement automatisé.
La GIFA 2023 permettait également de mettre en lumières des solutions innovantes de parachèvement. Il nous semble utile également de faire part d’autres étonnement et des avancées en matière de maitrise de l’énergie ou des applications de l’intelligence artificielles.
Le parachèvement en fonderie
Au-delà de la simulation, de l’élaboration et des procédés de mise en forme, l’automatisation des procédés de finition permet aussi de rester concurrentiel dans un contexte de mondialisation croissante et de pénurie de main d’œuvre, avec la nécessité d’améliorer les conditions de travail.
Du côté de l’automatisation du parachèvement, les cellules de parachèvement et les cellules robotisées étaient bien représentées avec plusieurs acteurs comme MAUS, Lianco, Siif, SIR… Elles s’adaptent de plus en plus automatiquement à la taille et au poids des pièces.
Ainsi Reichmann présente la gamme de machines MAUS avec un système d’auto-optimisation innovant : le MAUS CAAT Software ou « Computer Aided Automatic Tuning » (en instance de brevet par Reichmann).
Lors du processus d’usinage des premières pièces moulées, le logiciel détecte les faiblesses et les potentielles optimisations du programme. Il optimise ainsi automatiquement le programme d’usinage pour améliorer les performances avec un gain de temps maximal tout en utilisant au mieux le rendement de la machine. Lors des premiers tests, MAUS CAAT (Fig. 1) a pu accélérer les programmes d’apprentissage optimisés de plus de 15 %. De plus, le logiciel adapte la vitesse d’usinage au poids de la pièce moulée directement lors du chargement de la machine. Cela signifie que des pièces relativement légères peuvent être usinées plus rapidement.
Lianco pour sa part se base sur de nombreuses année d’expériences dans le domanie des centres d’usinage pour proposer différentes cellules de parachèvement robustes qui s’adaptent aux métallurgies de fonte, d’acier ou d’aluminium.
Sur son stand, l’entreprise intalienne SIR fait la démonstration de la flexibilité de sa cellule (Fig. 2).
Le module est capable de loger quatre postes de travail ou plus, interchangeables. Il est proposé avec différentes configurations d’outils pour les applications en fonte ou en aluminium. Combinée à l’utilisation de systèmes de programmation hors ligne basés sur la CAO, l’unité Modulo offre la possibilité de reconfigurer rapidement les stations d’outils permettant une flexibilité accrue et une réadaptation rapide de la cellule aux nouvelles exigences.
Fill (Fig. 3) démontre son adaptation au meulage et à l’ébavurage de grandes pièces ainsi qu’au au déssablage en utilisant la technique de martelage hydraulique. Le SWINGMASTER 500 est dédié à une utilisation dans le domaine de la fonte d’acier et de fonte. Il est conçu en particulier pour le dessablage automatique de pièces moulées lourdes et volumineuses d’un poids allant jusqu’à 500kg.
Et d’autres étonnement encore …
En termes de process, au-delà de son développement dans les outillages en fabrication directe ou indirecte, on constate que la fabrication additive est désormais de plus en plus présente dans la conception elle-même du process et de ses composants (Fig. 4).
Au niveau des procédés thermiques, sans que les solutions et réseaux soient aujourd’hui déployés, tous les constructeurs (brûleurs, fours, … ), revendiquent d’ores et déjà des systèmes « green gas ready » ou « H2 ready », axés sur la « green combustion » et associée à de la connexion intelligente « more control, less emissions » … « from the sensor to the cloud », « moduflamme ».
Pour ce qui est des chaînes de mesure, l’optimisation vise également l’amélioration de la performance et la maîtrise des énergies. On peut citer le système Chameleon proposé par HERAUS / ELECTRO-NITE, pour la mesure de température semi-continue par fibres optiques, apportant rapidité et précision de mesure en fusion d’acier (Fig. 5). Les avantages revendiqués sont : 10 secondes de mesure contre 2 à 3 minutes avec une lance et une sonde jetable, temps de réaction plus rapide grâce à la disponibilité instantanée des données dans la salle de contrôle, prévision de l’évolution de la température permettant à l’opérateur de prélever de manière fiable au moment optimal et d’optimiser le temps de mise sous tension (économie d’énergie, réduction de la surchauffe, amélioration de l’empreinte carbone).
Au-delà de la conception process et de son optimisation, c’est désormais aussi de la prestation de conseil sur les énergies que proposent les offreurs de solution. On peut ainsi citer la démarche de TRUMPF qui propose en amont de la vente de ses générateurs, au titre d’accompagnement pour aider à la décision de ses clients, et sur la base de leurs cahiers des charges et applications, des études comparatives entre 1. Induction (inducteur sur mesure, simulation des champs magnétique) + pyrométrie/ boucle de régulation, 2. Micro-ondes (fibres de verre, plastique, soudage, séchage …) et 3. Flamme Plasma en partenariat avec EBNER (avec 90% du gaz transformé en chaleur (car réinjecté) pour des températures jusque 10 000 °C (N2, air, gaz ionisé).
Dans les approches innovantes au niveau du process, on peut souligner un nouveau concept présenté par MELTEC et ROBAMAN de « melt conditioning » pour injection semi-solide. Le concept du doseur MELCON (Fig. 6) revendique par la maîtrise de 5% de solidification avant versement dans le conteneur (injection) ou l’outillage (gravité), une structure plus fine, la réduction des températures, une augmentation de la durée de vie outillage, une réduction des turbulences, des pressions, et l’augmentation des caractéristiques sur le produit.
Le thixomoulage reste ponctuellement présent sur le salon, notamment sur le stand de YIZUMI qui présentait des produits de la Fonderie SINYUAN, de ALW Slovenia qui propose la technologie en complément de la fonderie sous pression, ou encore de ROBE dont la proposition porte autant sur le procédé que sur les alliages dédiés, en magnésium.
Le moulage forgeage est aussi proposé par Grohman Aluworks, via son partenariat depuis janvier 2023 avec Uhlmann Giess-Schmieden.
Au niveau des énergies, l’électrification est également à l’honneur, avec par exemple la présentation par TSOK de la première machine de moulage sous pression MultiSlide entièrement électrique (Fig. 7).
La donnée et l’intelligence artificielle (IA) sont aussi omniprésentes, avec la présentation de nouvelles solutions telle que RWP Analytics (Fig. 8) proposé par RWP visant de contrôler la production en temps réel, détecter les défauts à l’avance via la numérisation, la collecte et l’analyse des données, la modélisation des processus, et après validation du modèle, la création de boucles de contrôle de terrain intégrant l’IA. La fonderie collecte les données et le logiciel corrige (ex = contrôle de température …) avec mise en rouge des paramètres hors cadre et exploitation statistique des données de production (jusqu’à l’accompagnement sur l’instrumentation du process).
On notera enfin les logiciels ERP spécialisés Fonderie proposés par RGU et sa solution FRP avec synchronisation « Digital Twin Generation ». Grâce à la flexibilité sur son paramétrage, l’outil permet une représentation de chaque pièce. Connecté à l’ERP (structure, opérations, consommations, temps…), l’outil permet le calcul de différents items (+ machine learning possible) de l’offre à la commande et aux opérations (planning, stocks, contrôles qualité, outillages, certifications, énergies … et l’édition de reportings ciblés (données de production) spécialisés fonderie (spectro -> corrections ; effectifs -> charge ; alerte Q -> correctif). Un retour sur investissement rapide est promis avec le remplacement des tableaux xls divers dans l’usine, des reportings spécialisés, du gain de temps sur les offres, la connaissance en temps réel du coût des opérations.
GIFA 2023, une édition avant tout durable
On l’aura compris, cette édition 2023 de la GIFA focalisée sur-La DURABILITE, la DIGITALISATION, l’ECONOMIE CIRCULAIRE et les NOUVELLES TECHNIQUES DE PRODUCTION a été à nouveau un succès, avec plus de 2200 exposants et 63 000 visiteurs de 114 pays, tous clairement mobilisé sur les enjeux de la Transition Ecologique et Energétique pour les métiers de la fonderie, de la thermique et de la métallurgie, avec de nouveaux partenariats à l’international, et une offre enrichie, tant sur les procédés, les matériaux, que sur les contributions à la durabilité, à l’efficacité des ressources, à la décarbonation. Une édition qui se voulait avant tout durable !
Remerciement à tous les auteurs des différentes parties de cette synthèse GIFA 2023 : Valérie VIDAL, Sabine BACHELLEZ, Didier TOMASEVIC, Frédéric HOFFMANN, Jean-Bernard VIROLLE.
Qu’elle soit frugale, ouverte, incrémentale ou de rupture, numérique ou matérialisée, dans les métiers de la métallurgie, l’innovation semble inépuisable !