Production de cadres soudés de haute précision pour les lignes de production
Recherche Jaroslav Miklušák - MECASYS, Matúš Madleňák - MECASYS Technology, Pavol Gužík - MECASYS Design, Dominik Zilka - MECASYS CAM Program
Résumé
Nous concevons et appliquons des processus technologiques basés sur la combinaison du traitement thermique et du fraisage CNC à 5 axes dans la production de cadres porteurs de précision pour les lignes de machines à grande vitesse.
Nous veillons à ce que les tolérances dimensionnelles critiques soient respectées avec un écart maximum de 0,01 mm sur une longueur de 930 mm.
Les tolérances requises (par exemple, coaxialité jusqu'à 0,015 mm, perpendicularité jusqu'à 0,01 mm, parallélisme jusqu'à 0,012 mm) sont nécessaires pour obtenir une qualité et une fiabilité élevées du produit final du client. Les châssis porteurs constituent la plate-forme structurelle de base sur laquelle les autres éléments fonctionnels de la machine sont ensuite montés.
En planifiant et en optimisant soigneusement toutes les étapes du processus, MECASYS a veillé à ce que chaque processus contribue à l'obtention d'une précision et d'une répétabilité élevées. En adhérant à un processus éprouvé, nous garantissons la qualité constante de chaque pièce produite.
Description du problème
Un fabricant suisse de machines d'emballage nous a contactés pour nous demander de produire un cadre soudé de haute précision pour des lignes de production d'emballages destinés aux secteurs pharmaceutique et alimentaire, en spécifiant des tolérances dimensionnelles très serrées. Il avait déjà travaillé avec un certain nombre de fournisseurs en Europe, mais s'était heurté à des problèmes récurrents : ils n'étaient pas en mesure de garantir la précision des dimensions critiques, ce qui entraînait des retards de production et des complications dans l'assemblage de l'équipement final.
Après avoir reçu la documentation technique, nous avons analysé en profondeur la mission et préparé une proposition de solution de production. Le client a ensuite vérifié nos capacités techniques et de fabrication, y compris les technologies disponibles, l'équipement de mesure (CMM) et les procédures de qualité internes. Après la validation réussie de nos capacités, nous avons reçu une commande pour la production d'un échantillon de test.
Il était clair dès le départ que le projet nécessitait une approche exceptionnellement précise - non seulement en raison des tolérances strictes (par exemple, perpendicularité à 0,01 mm près, concentricité à 0,015 mm près, parallélisme à 0,012 mm près), mais aussi en raison de l'interaction entre ces exigences. Chaque étape technologique a dû être soigneusement planifiée pour éliminer le risque d'imprécisions.
Solution
Dans la phase d'avant-projet, avant le début de la mise en œuvre, MECASYS a analysé en profondeur les exigences spécifiques du client et les documents soumis. En même temps, elle a également identifié les attentes cachées du client.
En analysant la situation existante, les documents du client et la perception de ses attentes, MECASYS a optimisé les procédures et les processus technologiques pour la réalisation de cadres porteurs pour les lignes à grande vitesse afin d'atteindre l'objectif fixé - plus d'efficacité, de productivité et de qualité de la production, non seulement en ce qui concerne la sécurité et la réduction des coûts, mais aussi en tenant compte d'autres aspects importants.
Sur la base de l'analyse des points critiques, l'équipe de MECASYS a créé plusieurs scénarios pour le processus de production, qui ont été évalués en termes de risques technologiques et d'impact sur la précision obtenue. Dans ce processus, nous avons utilisé l'expérience de MECASYS Labs, acquise lors de sa participation à des projets mondiaux de production de composants critiques pour divers segments industriels, tels que l'industrie pharmaceutique, l'aérospatiale ou la construction.
L'un des principaux problèmes à résoudre était la déformation de la structure après le soudage et les contraintes internes dans le cadre de support avant l'usinage par enlèvement de copeaux.
Outre le processus de fabrication proprement dit, nous avons également conçu des étapes pour vérifier la conception réelle avec les dimensions requises et leurs tolérances. Ces étapes de vérification sur des équipements de mesure CMM ont été incluses dans le processus de fabrication et nous avons établi des alignements identiques sur des fraiseuses CNC 5-AX et pour les mesures CMM sur des machines HEXAGON METROLOGY Global S-series.
La vérification et la consultation permanentes des équipes responsables ont permis de s'assurer que les objectifs de qualité et les paramètres dimensionnels étaient respectés.
Après avoir planifié et optimisé les opérations technologiques, de production et de mesure, nous avons procédé à la réalisation du prototype. Au cours de la réalisation, nous avons systématiquement suivi les étapes proposées, en particulier les ajustements technologiques prescrits entre chaque opération - traitement thermique, traitement de surface avant usinage, vérification dimensionnelle continue et processus de traitement de surface final - afin d'atteindre l'état final du produit.
Dans MECASYS, nous avons conçu et mis en œuvre un processus technologique de soudage, de traitement thermique, d'usinage CNC 5-AX et de vérification des dimensions fonctionnelles pour atteindre la précision requise de 0,01 mm avec un traitement de surface final. Une partie du processus consistait également à valider les paramètres obtenus avec le client, avant l'exportation du produit réalisé.
Après huit semaines de travail et de développement systématiques, nous avons remis au client le prototype fini, qui répondait à tous les critères sans nécessiter de modifications supplémentaires. L'exportation comprenait également l'échange et le partage d'informations sur la qualité avec le client, en particulier des certificats de vérification des dimensions, du traitement thermique, des matériaux utilisés et du respect des processus prescrits.
Résultats et avantages
En appliquant la procédure proposée et une approche méthodologique systématique, nous avons obtenu les résultats suivants :
1. Répondre aux critères du client en ce qui concerne la précision du cadre de support soudé pour la ligne à grande vitesse, en particulier la perpendicularité à 0,01 mm près, la coaxialité à 0,015 mm près et le parallélisme à 0,012 mm près.
2. Vérification de la fiabilité de l'ensemble du processus de production et garantie de la répétabilité des résultats à l'avenir.
3. l'élimination des temps d'arrêt de la production et des dérapages lors de l'assemblage sur le site du client.
4. Réduire le coût de la vérification initiale de la qualité d'un composant critique en échangeant et en partageant en permanence les données de qualité issues des mesures effectuées à l'aide d'une MMT.
Conclusion
La réalisation d'un projet de production d'un cadre soudé de haute précision pour un client suisse a confirmé la maturité de MECASYS en matière de technologie et de processus. La mise en œuvre réussie d'une mission exigeante - y compris le respect de tolérances de l'ordre du micromètre et la validation complète de la production - prouve que même des exigences techniques extrêmement strictes peuvent être satisfaites avec un degré élevé de reproductibilité.
Sur la base d'une procédure documentée et éprouvée avec précision, nous pouvons garantir une production reproductible sans qu'il soit nécessaire de procéder à de nouvelles installations. Le client est ainsi assuré d'une qualité constante pour ses prochaines commandes.
Notre approche basée sur une analyse détaillée, le développement en interne de scénarios technologiques, une fabrication de précision et une vérification CMM contrôlée a permis au client d'obtenir un composant qui.. :
- une réduction significative des risques lors de l'installation,
- a éliminé le coût supplémentaire du contrôle initial,
- a assuré le fonctionnement fiable de ses lignes à haute performance.
Cette expérience nous a également fait progresser dans le domaine de l'unification et de l'optimisation des processus technologiques pour les applications exigeantes et critiques.
MECASYS est prête à transférer cette expérience à d'autres projets où la précision, la stabilité et la fiabilité sont des facteurs décisifs.
Vos besoins, notre expertise
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Références
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