Newsletter N°12 - Les instituts Fraunhofer développent tous azimuts.

Production intelligente

Les feuilles de métal utilisées dans l'industrie sont de plus en plus minces et de plus en plus dures. Il faut donc des procédés industriels adéquats pour les traiter. Au sein de l'institut Fraunhofer  pour les machines-outils et les technologies de formage (IWU), à Chemnitz, des chercheurs travaillent spécifiquement sur cette question et sur l'adaptation des processus utilisés. «Plusieurs étapes sont nécessaires à la fabrication de composants de carrosserie de voiture, explique Sören Scheffler de l'Institut Fraunhofer IWU. Sur une voiture, les pièces en tôle sont de très grandes dimensions. Et le coût de ce matériel est en constante augmentation. Si les processus utilisés pour dessiner, couper, percer et étalonner les feuilles ne sont pas correctement définis, les éléments ne remplissent pas les normes de qualité et doivent être rejetés. Afin de limiter le nombre de rebuts et de limiter les coûts, aujourd'hui, les constructeurs automobiles sont à la recherche des moyens de rendre leurs processus plus fiables. "

Dans ce but, les experts de l'IWU ont mis au point un système de surveillance spécifique de l'emboutissage profond évitant toute dérive en production. Ce système utilise des capteurs pour surveiller la fabrication en cours de production. Les données recueillies sont ensuite transmises à un ordinateur. "Le défi réside, à partir de ces informations, dans le fait de détecter les fluctuations du procédé qui nécessitent une correction. Nous le faisons en comparant les données réelles avec les consignes utilisées auparavant », explique l'Allemand. Lorsque des écarts sont détectés, les chercheurs peuvent intervenir directement sur le process en cours par le biais d' "outils élastiques", notamment des outillages dotés de piézo-éléments, qui permettent de corriger la forme des outillages en direct.

«Nous sommes en mesure de détecter les fluctuations du processus à un stade précoce. Il nous est donc possible de réduire de manière significative le taux de rebus. En outre, nous pouvons reconnaitre très tôt une pièce mauvaise et la rejeter immédiatement », explique le chercheur. « Ce processus de supervision entièrement automatique complète parfaitement les procédures de contrôle manuel », conclut-il.

Cette technique est actuellement en test chez des industriels. Et son avenir semble assuré car elle peut s'adapter à différents procédés de formage, dans divers secteurs.

Des avions scotchés

En aéronautique comme en automobile, la performance des appareils passe par une éternelle chasse au poids. Pour les pièces de fuselage, les pièces composites deviennent des alternatives ou des compléments intéressants aux pièces métalliques. A condition de pouvoir les assembler. Traditionnellement, les constructeurs aéronautiques emploient des rivets par milliers. "Les trous de rivets représentent une difficulté pour les pièces en fibre de carbone, explique Oliver Klapp de l'Institut Fraunhofer pour les matériaux et technologies de fabrication (IFAM), à Brême. Ils perturbent le flux de forces dans les structures et réduisent leur résistance mécanique ».

Les chercheurs de l'IFAM, spécialistes du collage, réfléchissent donc au mariage du rivetage et du collage pour ce type de pièces, au travers d'une technologie « hybride ». Avantage de ce principe : la réduction du nombre de trous réalisés dans les pièces composites en préserve la tenue mécanique et le collage permet d'y assurer une répartition plus uniforme des efforts.

Les chercheurs de l'IFAM travaillent actuellement à l'optimisation des paramètres de leur procédé d'assemblage.

Mieux planifier la construction d'une future usine

Pour construire une usine, il est important de bien définir ce qu'il y aura dedans. Où se trouveront les machines ? De combien de place ont-elles besoin ? Quelle doit être la hauteur des plafonds ? Autant de paramètres qu'il est décisif de fixer avant de lancer le travail des architectes. C'est pourtant souvent le contraire qui se passe et les aménageurs industriels doivent modifier leurs installations pour parer aux détails sous-estimés ou oubliés. Pire, « Après avoir agrandi un hall, on se rend parfois compte qu'il aurait été préférable d'en construire un plus petit », explique Klaus Erlach, gestionnaire du groupe à l'Institut Fraunhofer de génie de fabrication et de l'automatisation (IPA), à Stuttgart.

Pour éviter ces désagréments, un groupe de travail dirigé par ce chercheur a défini, en accord avec des spécialistes de l'architecture et de la planification d'installations, un ensemble de lignes directrices à suivre lors de l'élaboration d'un nouveau site de production. Elles décrivent les différentes étapes dans la planification d'une usine pour faciliter la coordination entre les architectes et les planificateurs de production. Elles permettent notamment de prendre en compte la taille des installations tout au long du projet, afin d'éviter le démontage des machines avant leur installation finale...

Ces "guidelines" ont donné lieu à une directive de l'Association des ingénieurs allemands (VDI), à la disposition de quiconque planifie la construction d'un nouveau site.