Le retrofit des machines est souvent considéré comme une solution de dernier recours - un compromis entre un budget limité et le désir de technologie de fabrication moderne. Cependant, EWS Weigele GmbH & Co. KG à Uhingen montre que cette vision est trop réductrice. En collaboration avec EMAG, l'entreprise a modernisé de manière ciblée une VSC 400 DDS et l'a adaptée à ses exigences de fabrication individuelles. Cela a permis de créer une solution de fabrication qui est au moins équivalente à un nouvel investissement en termes de sécurité des processus, de disponibilité et de rentabilité. La différence décisive : le retrofit n'a pas été choisi par nécessité, mais comme une stratégie technologique consciente.
Stratégie de modernisation : Disponibilité comme facteur de compétitivité
EWS Weigele fabrique des systèmes de porte-outils de haute précision avec un taux d'auto-fabrication de 90 à 95 % - de la matière première au produit monté. Un élément essentiel de cette chaîne de production est la fabrication de pignons coniques et de pignons droits pour des unités d'outils entraînées. La structure typique des tailles de lot se situe entre deux et cinq pièces par commande.
Avec cette haute intégration verticale, chaque arrêt de machine a un impact immédiat sur la capacité de livraison. Lorsque la fabrication d'engrenages existante devait être modernisée, la question centrale n'était pas seulement « Quelle technologie ? », mais surtout « À quelle vitesse ? ».
La décision de rétrofitter le VSC 400 DDS était basée sur un calcul clair : le délai de livraison d'une machine neuve comparable aurait été de huit à douze mois, sans compter plusieurs semaines pour la mise en service et la qualification des processus.
Le retrofit a permis la reprise de la production après quelques semaines. La structure mécanique de base de la machine était intacte, les employés étaient familiers avec le concept de la machine - des conditions idéales pour une modernisation rapide.
Valorisation technologique : automatisation et prise en charge
Le retrofit comprenait la modernisation technologique complète tout en conservant la structure mécanique de base :
Technologie de contrôle : Remplacement par un système CNC actuel avec des fonctions et des interfaces étendues pour la collecte de données de fabrication. Le nouveau contrôle permet l'intégration directe dans le système de gestion de fabrication numérique.
Interfaces d'automatisation : adaptation des interfaces côté machine au système de changement rapide Varia utilisé sur site et à l'alimentation des pièces via un convoyeur à plateau tournant.
Les coûts d'investissement s'élevaient à environ 70 % de ceux d'une machine neuve comparable - avec une pleine capacité technologique.
Principe de pick-up : stabilité du processus grâce à un guidage mécanique
La VSC 400 DDS est basée sur le concept de la machine à tourner verticale avec broche à prise. La pièce n'est pas insérée manuellement ou par un robot dans un mandrin, mais est prise par la broche de travail elle-même à partir d'une position définie. L'engrenage se trouve sur un porte-pièce dans un système de transport à cycle circulaire. La broche de travail saisit la pièce depuis la station de prise et la transporte dans l'espace de travail.
Ce processus élimine les imprécisions d'insertion.
La répétabilité de la prise de pièce se situe dans une plage de quelques micromètres, car le positionnement est défini mécaniquement par la géométrie du support de pièce. Contrairement aux systèmes robotiques avec pinces, les erreurs d'insertion dues à la contamination, à la confusion des pièces ou à des erreurs de détection sont exclues par conception.
La stabilité du processus se manifeste dans la pratique : chez EWS, l'usinage complet des engrenages est effectué sur la VSC 400 DDS - tournage dur avec des outils en PKD ou CBN, meulage de surfaces fonctionnelles définies et finition finale. Des séries de plusieurs dizaines de pièces sont fabriquées sans mesure intermédiaire. Les tolérances requises sont respectées sur l'ensemble du lot.
Système de changement rapide Varia : temps de préparation en minutes.
Pour des séries de production de deux à cinq pièces et des temps de traitement de 4 à 7 minutes par pièce, le temps de traitement pur par série varie entre 20 et 100 minutes. Des temps de préparation classiques de deux heures ruineraient la rentabilité.
EWS utilise son propre système de changement rapide Varia, disponible en trois tailles normalisées (VX3, VX4, V5). Le système repose sur un verrouillage à baïonnette avec un couple de serrage défini.
La répétabilité se situe dans une plage de quelques micromètres. Des outils statiques ainsi que des outils motorisés peuvent être pris en charge.
Le changement d'outil s'effectue selon un processus bien pensé : pendant que la machine fonctionne, les outils pour la prochaine commande sont montés à l'extérieur de la machine dans des porte-outils Varia, mesurés et placés dans un Tool-Shuttle. Les données des outils sont transférées dans le système de contrôle. La programmation CAM se fait avec des jumeaux numériques des outils, permettant ainsi de réaliser des vérifications de collision avant le changement physique.
Après l'achèvement de l'ordre en cours, les outils sont retirés du Tool-Shuttle et insérés dans les positions de révolver via le verrouillage à baïonnette. Le processus de changement mécanique prend quelques secondes par outil. Le temps d'arrêt des machines lors du changement de commande est réduit à 5 à 10 minutes pour un révolver complet.
Automatisation : Trois heures de fonctionnement sans personnel
Le système de transport à cycle circulaire permet de traiter des pièces pendant jusqu'à trois heures en mode sans opérateur. Les pièces sont placées sur des porte-pièces qui garantissent une surface de support et un positionnement définis. L'opérateur charge le convoyeur au début du poste de travail et peut se consacrer à d'autres tâches pendant le temps de traitement.
Cette forme d'« automation flexible » permet une exploitation économique des machines même pour de petites séries – une différence décisive par rapport à l'automatisation des grandes séries, où des systèmes dédiés ne s'amortissent qu'avec des volumes élevés.
Contrôle de fabrication numérique : Du système CAM à la machine
La fabrication repose sur un processus numérique continu. Chaque outil et chaque porte-outil existe en tant que jumeau numérique dans le système. Les programmes CNC sont créés avec un logiciel CAM, en utilisant non pas des géométries d'outils abstraites, mais les modèles numériques exacts des porte-outils réellement utilisés.
Cela permet une vérification des collisions dès la phase de programmation, une optimisation des parcours d'outils basée sur les dimensions réelles des outils et la génération automatique des données de réglage. L'opérateur reçoit une liste de réglage numérique qui lui indique exactement quels outils doivent être réglés dans quel ordre. Cette systématique minimise les erreurs de réglage et réduit considérablement le temps d'intégration des nouveaux employés.
Assurance qualité par la stabilité des processus
Chez EWS, la qualité n'est pas assurée par la mesure, mais est générée par la stabilité du processus. La combinaison de la stabilité du processus du principe de prise, de la précision de répétition du système d'outils Varia et de la stabilité thermique de la machine verticale permet la fabrication d'engrenages avec des tolérances dans la plage des micromètres - sans contrôle à 100 %.
La capacité de processus statistique est surveillée par des contrôles d'échantillons réguliers. Ce n'est que lorsque les valeurs mesurées montrent que le processus est stable que l'on renonce aux contrôles individuels. Cette stratégie de fabrication réduit considérablement le temps de cycle et les coûts d'assurance qualité.
Rénovation en tant que décision technologique consciente
Le projet EWS montre : le retrofit n'est pas une solution de secours, mais peut être une alternative techniquement et économiquement supérieure à un nouvel investissement - en particulier lorsque la structure de base mécanique peut encore être utilisée pendant des décennies.
Les aspects centraux des avantages :
- Disponibilité : Reprise de la production après des semaines plutôt qu'après des mois. Avec un haut degré d'auto-fabrication, un facteur de compétitivité décisif.
- Sécurité des processus : Le principe de pick-up élimine les imprécisions d'insertion. Des tolérances étroites sont respectées sans mesure intermédiaire.
- Flexibilité : Le système de changement rapide réduit les temps de réglage à quelques minutes. Les changements fréquents de produits deviennent économiquement réalisables.
- Rentabilité : Coûts d'investissement d'environ 70 % d'une machine neuve avec une capacité comparable.
- Durabilité : Prolongation de la durée de vie des machines de 10 à 15 ans avec une consommation de ressources considérablement réduite.
Pour les entreprises de fabrication avec production en petites séries, exigences de qualité élevées et haut degré d'auto-fabrication, le concept offre une approche éprouvée pour moderniser la technique de fabrication.
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