8 October 2013
Alors que de nombreux fabricants ont cessé la fabrication de paliers de roulement, Liebherr prend les devants : sur le site de Biberach an der Riss, au sud de l’Allemagne, on assiste à la fabrication de grands paliers de roulement d’un diamètre allant de 40 centimètres à six mètres, sur des tours à carrousel et des centres de perçage énormes, qui impliquent de longues durées de fabrication et l’utilisation de deux outils. Auparavant, le rodage des nouveaux programmes CNC nécessitait des jours et des jours. La mise en œuvre du logiciel TopSolid’Cam de Missler Software a permis non seulement de réduire considérablement les durées de rodage, mais aussi d’accélérer l’ensemble du processus de fabrication.
Le site de l’usine Liebherr de Biberach fait l’équivalent de 58 terrains de football répartis le long de la Riss, à l’image de la petite ville dans laquelle il est implanté. À la date du 1er janvier 2012, les deux divisions de Liebherr-Werk Biberach GmbH, à savoir la division des grues et celle des techniques d’entraînement, ont été scindées en deux entités juridiques séparées. La société Liebherr-Werk Biberach GmbH est désormais spécialisée exclusivement dans le domaine des grues de chantier, tandis que Liebherr-Components Biberach GmbH est responsable du développement et de la fabrication des composants intervenant dans les techniques d’entraînement pour le groupe Liebherr ainsi que pour d’autres clients. Ces composants incluent non seulement les grands paliers de roulement, mais aussi les engrenages planétaires et les treuils à câble, les machines électriques et la technique de commande. La société compte parmi ses nombreux clients des fabricants d’installations éoliennes, mais également des entreprises du secteur maritime et d’autres constructeurs de machines de chantier. Le programme de grues très diversifié de Liebherr-Werk Biberach GmbH comprend des appareils de tous les systèmes et de toutes les catégories de dimensions. Il offre la technique de levage adaptée à chaque type de travaux de bâtiment.
Les programmeurs CNC de ces deux sociétés Liebherr travaillent avec le même système de CAO/FAO car TopSolid’Cam prend en charge de façon optimale aussi bien les procédés de fabrication de la technologie des grues que la fabrication de grands paliers de roulement et d’entraînements. Dans le domaine des grands paliers de roulement, ce sont les machines à carrousel sur 4 axes pour le perçage et le tournage et les unités de perçage à 2 broches qui dominent, tandis que dans le domaine de la technique d’entraînement, de nombreux composants de transmission sont entièrement usinés sur des centres d’usinage modernes. En ce qui concerne la production de grues, de grandes unités de perçage et de grands centres d’usinage sont utilisés. Parmi les 100 machines CNC de différents types et de différents modèles, les plus importantes ont d’ores et déjà été intégrées à la programmation FAO. Pour une plus grande flexibilité et une meilleure cohérence, elles sont équipées, à peu d’exceptions près, par les mêmes commandes Siemens.
Multiplicité de variantes et nombreuses modifications
Pour les collaborateurs intervenant dans la programmation FAO et l’usinage mécanique, la grande multiplicité des variantes, les délais de livraison de plus en plus courts et les nombreuses modifications qu’il faut souvent intégrer juste avant de commencer la fabrication, représentent autant de défis permanents. La possibilité de réagir avec souplesse à la demande fluctuante fait aussi partie des forces du site de production de Liebherr. Pour continuer l’amélioration et implémenter plus rapidement les modifications sur les machines, il faut organiser la chaîne de processus CAO/FAO de manière encore plus systématique. Les concepteurs de Biberach modélisent en 3D les grues et les composants d’entraînement depuis plus de dix ans. Pour cela, ils utilisent le système de modélisation directe de PTC. Les programmes CNC d’usinage par enlèvement de copeaux ont été d’abord créés avec un simple éditeur en 2D, ce qui rendait les modifications très longues et comportait des risques d’erreurs en cas d’usinages complexes à broches multiples. Les agents de production devaient donc être très attentifs pendant le rodage des nouveaux programmes CNC, chaque pièce pouvant facilement coûter plusieurs millions d’euros.
Trouver le système convenant à une chaîne cohérente de processus CAO/FAO en 3D n’a pas été une mince affaire : Liebherr voulait un système de FAO homogène pour tous les secteurs de fabrication, tous les types de machines et tous les procédés d’usinage par enlèvement de copeaux. Outre le fraisage et le perçage, le logiciel doit également prendre en charge le tournage. Il doit par ailleurs disposer de puissantes fonctions de synchronisation afin de répartir l’usinage parallèle sur deux outils de manière optimale sur les deux broches. La programmation de deux outils de tournage ou de deux broches de perçage permet de réduire considérablement les temps d’usinage et de diminuer les coûts en conséquence.
Des post-processeurs spécifiques aux clients
Après une longue recherche sur le marché, il a été décidé de prendre pour partenaire la société française Missler Software. Le logiciel TopSolid’Cam de Missler Software est utilisé par une bonne quinzaine de programmeurs sur le site de Biberach. Avec AdeQuate Solutions, Liebherr a trouvé un partenaire fiable pour la mise en œuvre du programme. En plusieurs étapes, cette entreprise de systèmes de Lahr, située dans le sud-ouest de l’Allemagne, a intégré le large parc de machines des différents secteurs de fabrication à la solution de FAO. Cette solution se distingue entre autres par le fait que l’utilisateur effectue la programmation directement dans un environnement de machine virtuelle.
En tout, AdeQuate Solutions a réalisé ou adapté pour Liebherr plus de 30 post-processeurs différents destinés à l’intégration des différents types de machines dans le domaine des grues, des grands paliers de roulement et des techniques d’entraînement. Les exigences de Liebherr vis-à-vis des post-processeurs sont très élevées en vue de réduire considérablement les durées de fabrication, tout en maintenant un faible coût d’exploitation pour le programmeur. Par ailleurs, il est important de disposer d’une assistance fiable et rapide de la part du partenaire. AdeQuate Solutions a également réalisé certaines fonctions spécifiques pour Liebherr, notamment pour l’usinage de châssis à grands paliers de roulement ou pour la fabrication de tambours de treuil. Ces fonctions permettent de rassembler jusqu’à 20 opérations individuelles en un seul cycle d’usinage et de réduire ainsi considérablement les coûts de programmation.
TopSolid’Cam offre la possibilité de définir des méthodes homogènes, réutilisables en permanence, pour des opérations telles que le taraudage, l’ébauchage ou le tournage de formes fréquemment reproduites. Pour accroître davantage l’efficacité, les programmeurs de Liebherr utilisent également la technique des sous-programmes afin de programmer une seule fois les phases de travail récurrentes. Ces sous-programmes peuvent être utilisés pour les pièces les plus diverses et sont appelés automatiquement par la commande de la machine.
Intégration de la gestion d’outils
À la différence du système de programmation 2D précédemment utilisé par Liebherr, les programmeurs FAO peuvent désormais optimiser l’usinage plus facilement sur l’ordinateur à l’aide de modèles 3D, de sorte qu’il reste moins de corrections à apporter lors du rodage des programmes. Il est ainsi possible de réduire de 60 à 80 % les durées de rodage pour les composants de grue larges et complexes.
Pour pouvoir simuler de façon fiable des opérations de tournage, de perçage ou de fraisage, il est indispensable de disposer non seulement de modèles de machine en 3D, mais également de modèles d’outils et de bridages en grandeur réelle. Les utilisateurs ne créent cependant pas la géométrie de l’outil dans TopSolid’Cam. Les paramètres correspondants sont issus du système de gestion d’outils séparé que Liebherr a installé parallèlement à la mise en place de la solution de FAO, afin d’améliorer la vue d’ensemble sur l’immense quantité d’outils disponibles et de pouvoir conserver moins d’outils. À ce jour, la solution comporte environ 10 000 outils avec mention des valeurs réelles issues du préréglage des outils. Grâce à une collaboration étroite avec le fabricant, AdeQuate Solutions a intégré le système de gestion d’outils à TopSolid de façon à ce que les utilisateurs puissent accéder aux données réelles des outils pendant la programmation. La base de données des outils garde également en mémoire les bridages standard ainsi que les bridages spécifiques développés.
Par ailleurs, Liebherr a intégré la solution FAO au système SGDT avec lequel les données de FAO sont gérées à partir de la conception, afin d’optimiser la transparence des informations sur le site. Les programmeurs FAO enregistrent leurs programmes CNC à l’aide du dessin d’ébauche, de la liste d’outils et des autres documents dans la base de données SGDT de l’article concerné afin de déterminer si les documents de fabrication existent déjà pour une conception donnée à l’échelle de l’usine. Les programmes CNC terminés sont chargés directement sur la machine via le système DNC puis à nouveau enregistrés en cas de modifications des paramètres pendant l’usinage, pour permettre aux programmeurs FAO de les modifier, le cas échéant. Liebherr bénéficie ainsi d’une gestion cohérente des données de conception et de fabrication.
Le nouveau système a également permis de simplifier et d’accélérer l’élaboration des documents de fabrication. Les documents d’accompagnement tels que les listes d’outils, les fiches de réglage ou les plans de bridage sont en quelque sorte un sous-produit de la programmation FAO. Ce système offre donc non seulement des gains de temps, mais également une optimisation considérable de la cohérence des données.
Programmation FAO plus efficace
La chaîne de données mémorisée dans le système FAO permet également d’optimiser les processus. En effet, les modèles issus de la conception doivent être transmis au système FAO dans un format neutre. Ces modèles de CAO non paramétriques sont établis avec les cotes nominales, ce qui implique que les programmeurs FAO doivent les convertir après importation en modèles avec les cotes moyennes.
Cette opération prend non seulement beaucoup de temps, mais pose également problème en cas de modifications effectuées a posteriori sur la géométrie en CAO. Il est en effet impossible de mettre à jour les modèles lorsqu’ils utilisent des cotes nominales, et les modèles avec cotes moyennes ne sont pas directement liés entre eux. La fonction de comparaison de géométrie dans TopSolid’Cam permet de générer deux versions de modèle mais il faut alors que le traitement de la topologie modifiée soit modifié « manuellement ». Pour contourner cette difficulté, il est obligatoire d’effectuer une intégration plus poussée des systèmes de CAO et de FAO.
Malgré les lacunes dans la chaîne de processus CAO/FAO, la programmation FAO chez Liebherr à Biberach est néanmoins devenue plus efficace et surtout plus sûre. Pour les opérations nécessitant un travail dans plusieurs axes, la synchronisation des opérations veille dans les deux axes à réduire au minimum les temps d’utilisation des machines et les durées de rodage. Les responsables de Liebherr sont dans l’ensemble très satisfaits du système, ce qui justifie la longue phase de préparation et de mise en œuvre requise.
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