Chez le fournisseur automobile Schabmüller, MAPAL gère déjà depuis un certain temps la gestion des outils. Maintenant, le fabricant d'outils d'Aalen a également pris en charge la programmation CAD/CAM des pièces, y compris la simulation. Avec l'augmentation des exigences en matière d'usinage de l'aluminium, le fabricant apprécie ce service complet.
La Schabmüller Automobiltechnik GmbH (SMI) à Großmehring près d'Ingolstadt est active en tant que fournisseur automobile depuis 1988 et s'est de plus en plus spécialisée dans la fabrication efficace de grandes séries. Les pièces sont notamment utilisées dans des véhicules de Mercedes, Porsche, Audi, BMW et Jaguar. SMI agit principalement en tant que fournisseur de niveau 2. Les grands clients sont Aludyne et Strojmetal, qui sont des fournisseurs directs pour l'industrie automobile en tant que fonderie ou forge d'aluminium.
Jusqu'à il y a quelques années, Schabmüller produisait des couvre-culasses pour le moteur V de 3,0 litres du groupe VW en quantités annuelles allant jusqu'à 320 000. Les pièces, pour lesquelles Schabmüller prend également en charge l'assemblage, sont toujours fabriquées, mais le volume a déjà diminué. D'autres gros contrats sont venus compenser cela, rendant l'entreprise moins dépendante du moteur à combustion.
« Entre-temps, la production de pièces de châssis a commencé. Cela nous offre l'opportunité de nous diversifier dans ce domaine », se réjouit le directeur général Helmut Häckl. « Notre entreprise a évolué et a précisément visé cet objectif. » Les nouvelles pièces apportent cependant aussi des défis pour Schabmüller.
Lors de son entrée dans la production de pièces de châssis, Schabmüller a acquis de toute nouvelles expériences. En particulier pour les composants de véhicules électriques, des projets sont parfois reportés, les quantités initialement prévues ne sont pas atteintes, ou il y a encore des modifications de dernière minute avant le début de la production en série. Helmut Häckl connaît les raisons : « Les OEM accumulent des expériences jusqu'à la fin lors des tests de charge pour les véhicules de plus en plus lourds en raison des poids des batteries.
Cela conduit à ce que certaines pièces soient conçues de manière plus robuste afin de pouvoir couvrir chaque situation limite. » Stephan Streck, conseiller technique chez MAPAL, illustre cela avec un porte-roue. En raison de problèmes de rigidité rencontrés en fonctionnement, une autre surface à usiner et une nervure de renforcement ont été ajoutées presque à la dernière minute.
Schabmüller doit déjà planifier les installations et les prix des pièces avant même qu'il soit clair à quoi elles ressembleront en détail, ce qui pose toujours des défis au fabricant. « Pour obtenir un contrat, le temps de cycle est le facteur décisif », déclare Helmut Häckl.
MAPAL impliqué dès le début
Pour mieux gérer ces changements de dernière minute et optimiser l'ensemble de la production, Schabmüller a décidé d'impliquer MAPAL dès la programmation CAD/CAM. « Nous entretenons une collaboration très coopérative avec MAPAL et apprécions les temps de réaction rapides », explique Häckl. « Nous avions donc un bon pressentiment en élargissant la coopération à la programmation CNC et à la simulation. »
MAPAL est déjà impliqué dans la conception des outils pour de nouveaux projets et est responsable de la gestion des outils. Ces services sont sur mesure pour les besoins du client. Cela incluait déjà la planification des outils, leur réglage préalable, leur distribution et leur reconditionnement, le support technique de la production en série, ainsi que l'optimisation des temps d'outillage et de cycle.
Depuis 2018, Schabmüller ne programme plus lui-même. « Pour le CAD/CAM, nous avons besoin de spécialistes qui maîtrisent ce sujet », déclare Häckl. « Si nous n'entreprenons que deux à quatre nouveaux projets par an, un employé ne peut pas être à jour. » Entre-temps, Schabmüller a partiellement utilisé les services du fabricant de machines pour la programmation. Cependant, il n'y avait pas de possibilité de simulations 3D, ce qui a conduit le fabricant à être conscient que toutes les possibilités n'étaient pas exploitées pour optimiser les temps de cycle.
Depuis que MAPAL est impliqué dès le début, cela a changé. La programmation NC, la simulation et la gestion des outils s'intègrent désormais parfaitement. Lors de la conception des outils, par exemple, les données de simulation sont intégrées, ce qui permet de détecter tôt les collisions potentielles. Les modifications de pièces par les OEM avant le début de la production peuvent être immédiatement prises en compte. Dans les simulations 3D, des modifications sont encore apportées avant que les outils ne soient terminés. « Si des changements majeurs ne sont pas interceptés à temps, cela peut entraîner des coûts à cinq chiffres », explique Stephan Streck l'importance de la simulation.
Pour l'optimisation de l'usinage, la simulation joue également un rôle déterminant. Elle indique par exemple les angles d'entrée qui peuvent améliorer l'enlèvement de matière. L'enroulement d'un outil peut également être réduit avec les données de l'ordinateur. « De tels détails sont beaucoup mieux visibles dans la simulation que si l'on regarde par la fenêtre de la machine », sait Streck.
Pièces forgées au lieu de coulées en aluminium
Avec les pièces de châssis, il y a un changement de matériau de la coulée sous pression d'aluminium vers l'aluminium forgé. Les pièces forgées présentent des caractéristiques de résistance beaucoup plus élevées que les pièces coulées. La stabilité accrue est particulièrement exigée dans le domaine de l'électromobilité. Cela augmente cependant également les exigences en matière d'usinage pour atteindre le temps de cycle requis. L'enlèvement de matière et donc le volume à usiner sont ici beaucoup plus élevés, ce qui nécessite des stratégies de fraisage adaptées.
De plus, les propriétés des matériaux ont changé, comme l'explique Stephan Streck : « Comparé à la coulée sous pression d'aluminium, le matériau forgé a une teneur en silicium fortement réduite. Cela entraîne le fait que les copeaux ne se cassent pas bien, de longs copeaux se forment lors de l'usinage et nous avons affaire à des arêtes de coupe encrassées. Pour trouver des solutions ici, toute l'expertise de MAPAL dans l'usinage de l'aluminium est requise. » Schabmüller fabrique actuellement une partie des porte-roues, des roulements pivotants et des bras de suspension fabriqués à Großmehring en aluminium forgé.
Fraiseur à haut volume NeoMill-Alu-QBig déjà utilisé avant son lancement sur le marché
Pour améliorer les processus, MAPAL intègre également de nouveaux outils dès qu'ils sont disponibles et promettent des avantages. Comme le rapporte le technicien d'application Eugen Bien, le nouveau fraiseur à plaquettes interchangeables NeoMill-Alu-QBig a été utilisé chez Schabmüller avant même son lancement officiel sur le marché.
Cette nouvelle fraise à plaquettes indexables de MAPAL est conçue pour des performances de pointe lors de l'usinage à haute volume de l'aluminium. Pour atteindre des volumes d'enlèvement de matière aussi importants que possible, elle est conçue pour fonctionner à des vitesses allant jusqu'à 35 000 tr/min. Des vis à résistance accrue assurent un maintien solide malgré les fortes forces centrifuges, maintenant les plaquettes indexables fermement dans leur logement prismatique. Le corps principal a été équipé par MAPAL d'un système d'équilibrage fin pour préserver le mandrin de la machine et atteindre des qualités de surface aussi élevées que possible. De plus, le développement s'est concentré sur de faibles forces de coupe et des plaquettes indexables de haute précision.
Parmi les trois revêtements disponibles, les techniciens de MAPAL ont choisi un revêtement diamant pour l'usinage de la fonte à coquille chez Schabmüller. En opération, l'opérateur de la machine fait pivoter les plaquettes indexables avec leurs deux arêtes de coupe directement sur la machine, le réapprovisionnement des fraises étant pris en charge par MAPAL dans la salle de réglage. Un avantage des arêtes en carbure plus résistantes du NeoMill-Alu-QBig par rapport aux fraises précédemment utilisées avec des arêtes en PKD soudées : elles se cassent moins rapidement en cas de résidus de sable de la moule sur la pièce brute.
Pour l'utilisateur, un autre aspect est décisif, comme le confirme Helmut Häckl : « En production, nous avons atteint des temps de cycle plus courts avec le NeoMill-Alu-QBig, car nous pouvons travailler avec des valeurs plus élevées en vitesse de coupe et en avance. Pour cela, nous serions même prêts à accepter des temps d'arrêt plus courts. »
Avec le passage au NeoMill-Alu-QBig, une autre stratégie d'usinage et une densité de copeaux plus élevée ont été mises en place en raison de l'outil. Les valeurs mesurées par MAPAL témoignent du succès obtenu. Les ajustements réalisés avec des paramètres de coupe plus élevés, le passage du fraisage circulaire au fraisage hélicoïdal et les conditions d'usinage améliorées qui en résultent ont abouti à une réduction du temps de cycle de 54 % pour ce traitement. Avec le nouvel outil, l'avance par dent a pu être augmentée de 14 mm en moyenne à 32 mm.
Dans l'ensemble du jeu d'outils pour le traitement d'un porte-roue, le NeoMill-Alu-QBig est l'un des rares outils standards, mais joue un rôle décisif pour le temps de cycle, comme le dit Eugen Bien : « L'utilisation du NeoMill-Alu-QBig représente environ 30 % du temps total de traitement. » L'accent est mis sur l'ébauche de la pièce, mais l'outil produit également des surfaces de qualité finie.
Les porte-roues imposent de fortes exigences en matière de stratégie d'usinage. Pour Porsche et AMG, Schabmüller fabrique chaque année environ 97 000 pièces en fonte ou en pièces forgées, pour lesquelles un temps de cycle de six minutes est nécessaire pour deux pièces sur la machine à double broche. Les jeux d'outils pour cela comprennent de 45 à 55 outils. La majorité d'entre eux sont des outils spéciaux personnalisés. La plupart d'entre eux, comme les forets, les forets à étages ou les outils de perçage fin, ne sont utilisés que brièvement pour une ou deux opérations. La tâche de la simulation est de maintenir les temps d'attente aussi courts que possible avec la multitude d'outils et d'effectuer chaque opération au mieux une seule fois.
Place pour une croissance future
Schabmüller compte actuellement environ 150 employés et croît de manière continue. Récemment, un troisième hall a été achevé. Initialement conçu pour la production de couvre-culasses pour VW en grande série, une partie du hall double est actuellement utilisée à d'autres fins. Pour fabriquer des plaques de tête pour les batteries de véhicules électriques, Schabmüller usinera une grande partie de la matière première. Dans un deuxième projet, des carters d'essieu arrière sont en cours de réalisation pour un autre constructeur automobile.
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