Automatisation et sous-traitance mécanique Alpin Mécanique : entre passion et savoir-faire

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Proposer une large offre de services de sous-traitance en mécanique générale nécessite un parc machines diversifié et une solide équipe de collaborateurs au savoir-faire bien spécifique.

C'est l'objectif que s'était fixé ​Frédéric Pobelle, directeur d'Alpin Mécanique Sàrl à Sierre, lorsqu'il a créé son entreprise en 2006. Force est de constater que, 18 ans plus tard, l'objectif a été très largement atteint, faisant d'Alpin Mécanique un prestataire de services reconnu et apprécié bien au-delà des frontières du Valais.

Un bon atelier de mécanique générale se doit de maîtriser tout ou partie des nombreuses solutions d'usinage actuellement disponibles. Passer de composants de la taille d'un dé à des pièces de 2 tonnes fait partie du savoir-faire acquis au fil des ans par la dynamique PME valaisanne. Mais aujourd'hui le savoir-faire seul ne suffit plus. Il faut également intégrer dans son outil de production les technologies les plus récentes pour conserver un avantage concurrentiel sur un marché de plus en plus compétitif. L'automatisation est l'un des moyens pour atteindre cet objectif. Dans ce domaine, l'offre de solutions est pléthorique et il n'est pas toujours simple de trouver le produit le mieux adapté à ses besoins. C'est auprès de LANG Technik que l'entreprise a trouvé la solution qui lui convient le mieux. Une automatisation avec un bon rapport qualité-prix qui allie fonctionnalité, simplicité et fiabilité. « Nous avons commencé avec les étaux de LANG Technik, ensuite nous avons investi dans des systèmes à point zéro », explique Frédéric Pobelle.

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Les premiers pas dans l'automatisation d'Alpin Mécanique répondaient à un besoin spécifique : « Je voulais pouvoir augmenter le temps d'utilisation de nos machines et comme le travail en équipe n'est pas très apprécié par nos collaborateurs, la solution de l'automatisation s'est imposée naturellement », précise Frédéric Pobelle. « Le système LANG nous semblait le mieux approprié à notre production. Nous avions quelques séries de petites pièces qui se prêtaient très bien au RoboTrex. Avant, les pièces étaient changées à la main soit un apprenti ou par une personne moins qualifiée. Cela nécessitait de réorganiser fréquemment la distribution du travail ce qui prenait du temps », conclut M. Pobelle.

Un large panel de services de l'usinage à la fabrication d'ensembles complets

En plus des opérations classiques de fraisage et de tournage, la PME valaisanne propose également la rectification plane et cylindrique et la réalisation d'ensembles mécaniques, pneumatiques, hydrauliques, voire électriques. Des modules complets peuvent être fabriqués par l'entreprise, puis montés et assemblés selon le cahier des charges du client. Alpin Mécanique travaille pour des clients issus de secteurs très variés tels que l'horlogerie, l'industrie pharmaceutique, les fabricants de machines, l'industrie alimentaire, la robotique ou encore l'extrusion. L'entreprise offre donc un large panel de services, qui est l'apanage de tout bon atelier de sous-traitance en mécanique générale.

Pour servir sa clientèle, M. Pobelle fait confiance au fabricant de machines-outils Haas Automation depuis la création de son entreprise. Le parc machines d'Alpin Mécanique est d'ailleurs presque exclusivement composé de machines-outils de la marque américaine. Peu de fabricants peuvent se targuer de proposer une offre aussi large de machines-outils dans leur catalogue et la PME valaisanne en utilise un très bel échantillon. Centres d'usinage verticaux à 3 ou 5 axes, centre d'usinage horizontaux à 4 axes avec palettisation et plusieurs tours, constituent la majorité des outils de production de l'entreprise sierroise.

Des solutions de serrages et d'automatisation innovantes

LANG Technik conçoit et fabrique des produits innovants de haute qualité pour l'industrie de l'usinage. La philosophie de LANG s'articule autour de deux piliers que sont l'innovation et la flexibilité, avec pour objectif de simplifier les processus, de réduire les coûts et de garantir une qualité constante. « LANG Technik a commencé son activité en tant que sous-traitant et c'est d'abord pour ses propres besoins qu'elle a développé des moyens de serrage efficaces. L'entreprise a conservé cette philosophie orientée utilisateur. C'est la raison pour laquelle les productions LANG Technik sont simples d'utilisation, fiables et économiques tout en étant performantes », précise Ahmed Khelil, responsable commercial chez LANG Technik Schweiz AG.

Le fabricant propose trois groupes de produits : les techniques de serrage des pièces, les systèmes à point zéro et l'automatisation. Le point fort des systèmes de serrage de LANG Technik est leur compacité en rapport avec les dimensions des pièces à serrer. Car qui dit compact dit également léger et c'est un point essentiel lorsque l'on associe ces étaux avec des systèmes d'automatisation. C'est également un plus lors de l'usinage en 5 axes car le faible encombrement des étaux libère de l'espace de travail autour de la pièce. Ces productions « made in Germany » sont aussi bien adaptées aux grandes séries qu'à la pièce unitaire. Que les pièces soient complexes ou simples, les solutions du fabricant allemand s'avèrent très flexibles tout en réduisant au minimum le temps de mise en train. Les systèmes de serrage associés aux plaques à point zéro permettent un démarrage très rapide de la production. La possibilité de pouvoir entièrement préparer les pièces brutes en temps masqué hors de la machine est un avantage décisif.

Des étaux compacts avec une force de maintien à toute épreuve

La réputation de LANG Technik s'est construite autour de ses étaux à serrage symétrique pour pièces brutes. L'objectif est de pouvoir usiner en un seul serrage les cinq faces d'une pièce pour ne laisser lors de la reprise finale que les opérations nécessaires à la finition de la sixième face. Baptisée Makro•Grip®, cette gamme d'étaux répond aux exigences les plus élevées en matière de serrage grâce à la technologie des mors à pointes. Ces mors trempés disposent sur leurs faces de serrage d'une denture sous forme de pyramides tronquées qui se plantent littéralement dans la matière, permettant ainsi de serrer sur seulement 3 à 5 mm de haut la pièce à usiner. Cette méthode réduit drastiquement l'excédent de matière nécessaire au serrage des pièces tout en assurant une rigidité impressionnante. Avec le serrage symétrique, c'est-à-dire que les deux mors bougent simultanément et symétriquement par rapport au centre de l'étau, le centrage de la pièce est toujours assuré même lors de variations de dimensions du brut.

La technologie Makro•Grip^® nécessite l'utilisation d'une unité de marquage qui se présente sous la forme de chariots mobiles ou de stations fixes. Une station de pré-marquage est constituée de l'unité de « marquage », qui est une sorte d'étau à serrage hydraulique équipé de mors identiques à ceux des étaux utilisés sur les machines. La pièce brute est positionnée dans l'unité et le serrage hydraulique, qui peut atteindre 20 tonnes, forme les empreintes dans la pièce brute. Lors du serrage dans l'étau de la pièce pré-marquée, les pics des mors se positionnent parfaitement dans les empreintes de la pièce. Cette méthode permet de garantir un serrage très précis avec une excellente répétabilité (± 0,02 mm), chose impossible à obtenir lorsqu'une pièce brute est serrée avec des moyens traditionnels. Mais c'est très certainement sa capacité à résister à l'arrachement de la pièce quels que soit les efforts de coupe qui font le succès cette technologie et ce sur une hauteur de serrage minime. « C'est le cœur, l'ADN même du concept Makro•Grip^® : assurer des forces de maintien maximales avec une faible pression de serrage », explique Ahmed Khelil.

La gamme Makro•Grip^® comprend plusieurs familles de produits : FS, « standard », Micro et Ultra, qui couvrent une très large plage de serrage jusqu'à 810 mm. Ces étaux sont disponibles en trois largeurs de mors différentes, 46, 77 et 125 mm. Pour le serrage de pièces rondes brutes, les mors Makro•4Grip sont la solution idéale. La gamme est complétée par le mandrin à 6 mors polyvalent Vasto•Clamp. La fixation des étaux se fait par l'intermédiaire d'une plaque de serrage à point zéro Quick•Point^® actionnée manuellement ou pneumatiquement. C'est ce système qui sera fixé sur la table de la machine, très souvent à demeure, car il peut accueillir une très large gamme de moyens de serrage. Chaque étau est équipé de 4 pions de serrage avec un pas de grille de 52 ou 96 mm selon la grandeur du modèle. L'utilisation des produits LANG est aussi simple et ludique qu'un jeu de Lego, grâce à une vaste gamme de plaques, d'adaptateurs, de réhausses, de connecteurs et de tours. Avec une répétabilité de moins de 0,005 mm, le système point zéro Quick•Point^® est non seulement extrêmement précis, mais aussi extrêmement robuste et durable grâce au système mécanique. L'alignement de plusieurs plaques les unes par rapport aux autres est très rapide grâce aux jauges de positionnement et permet ainsi de serrer des composants et des dispositifs de grande taille. Il n'y a presque aucune configuration impossible avec ce système. LANG propose également ses étaux pour un montage sur rails en lieu et place du système point zéro.

La gamme d'étaux de LANG Technik ne se limite pas au serrage de bruts. Les gammes Avanti, Profilo et Vario•Tec offrent une large palette de solutions pour un serrage doux de pièces finies. Contrairement aux mors monoblocs des étaux Makro•Grip^®, les gammes Avanti et Profilo disposent de mors doux rapportés. Ces mors seront préalablement usinés selon la forme de la pièce à serrer. La gamme Avanti est à privilégier lorsque l'on change fréquemment de mors et que l'on veut disposer d'un volume de mors utilisable maximal. L'interface de montage brevetée permet de changer de mors en seulement quelques secondes à l'aide d'une seule vis. La gamme Profilo dispose d'une fixation plus classique des mors rapportés par 4 vis. Cette configuration offre l'avantage de pouvoir fabriquer soit même ses mors doux dans le matériau de son choix car on ne dépend pas du système d'assemblage breveté. Que l'on choisisse l'une ou l'autre des solutions, la précision de centrage lors du montage des mors rapportés n'excédera pas ± 0,02 mm.

La gamme Vario•Tec reprend la configuration monobloc avec des mors durs rectifiés équipés de pions rétractables. Les pions mobiles font offices de cales et de butées. Leur nombre important autorise de nombreuses possibilités de serrage pour une flexibilité maximale.

LANG Technik propose encore le système Preci•Point pour le serrage de pièces rondes avec des pinces ER 32 et ER 50.

Une automatisation flexible et performante…

Le premier système d'automatisation LANG Technik a été installé il y a 5 ans chez Alpin Mécanique. Aujourd'hui, l'entreprise en possède trois. « Au vu de notre expérience très satisfaisante avec les systèmes d'automatisation de LANG Technik, il était évident pour nous de faire équiper notre nouveau centre d'usinage 5 axes Haas UMC-500SS avec une solution LANG Technik. », explique Frédéric Pobelle, qui précise encore : « L'interchangeabilité est un critère essentiel pour moi. Avec un parc machines issu du même fabricant, il est aisé de passer une production d'une machine à l'autre. Il était donc logique qu'il en soit de même pour les moyens de serrage des pièces. »

La méthode d'automatisation mise en œuvre par LANG Technik charge l'étau avec la pièce déjà serrée sur une plaque à point zéro fixée sur la table de la machine. Cette approche nécessite d'investir dans autant d'étaux qu'il y a de pièces à serrer, ce qui à première vue peut sembler peu intéressant sur un plan économique, mais qui dans la pratique possède de nombreux avantages. À commencer par le système de préhension qui reste identique pour une taille d'étaux donnée et cela quelle que soit la dimension ou la forme de la pièce. Comparativement à une automatisation où seule la pièce est changée, la méthode LANG supprime les problèmes liés aux copeaux résiduels qui restent collés sur les mors ou le mauvais alignement de la pièce dans l'étau. Le support de stockage reste toujours le même et peut être changé en quelques secondes sans arrêt de la machine.

Grâce à cette approche, il n'est pas nécessaire de disposer d'un personnel spécialement formé et il suffit de quelques minutes pour modifier la configuration de l'automatisation pour un nouvel ordre de fabrication.

LANG Technik propose deux systèmes d'automatisation équipés de bras robot Fanuc. Le petit RoboTrex 52 dédié aux étaux et systèmes à point zéro de taille 52 et le RoboTrex 96 pour les éléments avec un pas de pions de 96 mm. C'est ce dernier modèle qui a été choisi par Alpin Mécanique. Le RoboTrex 96 est une solution flexible 2 en 1 car il peut travailler avec les deux tailles d'étaux disponibles. Une interface dédiée montée au bout du bras du robot permet un changement des pinces aisé et entièrement automatique. Associé à un magasin intégré de préhenseurs, le changement de pinces permet de couvrir une très large plage de dimensions jusqu'à un poids de 25 kg qui peut en option atteindre 45 kg. Le passage de la taille 52 à la taille 96 se fait également de manière entièrement automatisée. Une plaque de réduction 96 vers 52 peut être stockée dans le magasin de pinces et chargée par le robot.

Mais c'est très certainement le système de stockage qui est le plus innovant dans la solution proposée par LANG Technik. Ce dernier se présente sous la forme d'un chariot à roulettes assez similaire à une layette d'atelier. Pour maximiser le nombre d'étaux par chariot, ils sont montés verticalement, ce qui autorise jusqu'à 16 étaux taille 96 et 42 étaux taille 52. Le nombre d'étaux installés dépend également de la taille des pièces qui y sont serrées. La compatibilité entre les chariots et les systèmes d'automatisation RoboTrex 52 et 96 est complète, tout du moins pour la taille 52. Cette interchangeabilité permet l'utilisation des chariots dans d'autres installations RoboTrex sans aucunes modifications ou adaptations. Le changement de chariot est rapide et simple. Une fois la porte coulissante levée, il suffit de tirer le chariot de stockage par sa poignée pour le remplacer ou le réapprovisionner. Le positionnement et le verrouillage des chariots se font très simplement à l'aide de rails de guidage boulonnés au sol. Il suffit de quelques secondes seulement pour changer de chariot sans arrêter la machine. À noter encore que le système RoboTrex peut être installé pour un chargement frontal ou latéral. C'est cette dernière solution qui a été choisie par Alpin Mécanique. LANG Technik s'est occupé d'installer une porte automatique sur mesure sur le côté de la machine.

… mais qui reste simple d'utilisation

L'utilisation au quotidien des systèmes RoboTrex ne nécessite aucune connaissance en robotique. Livrés préprogrammés et à l'état opérationnel, la formation, tout comme la mise en service, est très rapide . Une commande simple et intuitive au moyen d'un écran tactile assure le fonctionnement de base du RoboTrex. Le pilotage de l'unité se fait soit par code M ou par Profibus. Les machines Haas n'étant pas équipées de ce bus de terrain, c'est la solution par code M qui est utilisée chez Alpin Mécanique. « L'utilisation du Profibus permet d'assigner un programme d'usinage différent pour chaque étau, là où les codes M ne supportent qu'un seul programme par chariot », explique Ahmed Khelil. « Pour notre type de production, ce n'est absolument pas une limitation », précise Ronald Tissière, polymécanicien chez Alpin Mécanique. Il est également possible de masquer une position ou une rangée si le chariot n'est pas entièrement rempli. Le programme lié au chargement /déchargement automatique est indépendant du programme d'usinage, ce qui ne nécessite aucun travail de programmation supplémentaire. « L'utilisation au quotidien du RoboTrex est vraiment simple et intuitive. En cas de problème ou d'arrêt, le redémarrage est rapide et facile », précise encore Ronald Tissière. Un capteur optique monté sur le bras permet de savoir si un emplacement est vide ou plein et si la taille de l'étau correspond à la pince montée sur le bras. La rapidité de serrage des pièces dans les étaux est également très appréciée. Les étaux vides sont montés sur le chariot de stockage et ensuite les pièces y sont directement serrées. Cette façon de faire ne nécessite aucun déplacement des étaux, ce qui réduit la pénibilité. Leur positionnement vertical sur le chariot offre une excellente accessibilité. LANG Technik a pensé aux moindres détails. Par exemple, la vis de serrage des étaux LANG comprend deux empreintes. Une empreinte six pans creux pour un pré-serrage rapide avec un tournevis imbus et un six pans extérieur pour le serrage final avec une clé dynamométrique. « Grâce à la règle millimétrique gravée sur les mors, il n'est pas nécessaire de monter de butées pour positionner précisément les pièces pré-marquées dans l'étau », conclut Ronald Tissière. Pour terminer, le carénage entièrement transparent de la cellule robotisée offre une excellente visibilité à l'opérateur.

Un service de qualité et réactif, un critère essentiel pour Alpin Mécanique

Aujourd'hui, la qualité du service est un critère prépondérant dans le choix d'un partenaire, comme l'explique Frédéric Pobelle : « La qualité du service LANG Technik est exceptionnelle. Nous sentons que nous sommes soutenus et écoutés. Ce point est vital pour moi. Ma priorité c'est le délai, la qualité de la relation plus que le prix. Nous avons un excellent contact avec Monsieur Khelil, il est toujours disponible et réactif et nous savons que nous pouvons compter sur lui. Non il n'y a rien à dire, la qualité comme le service sont vraiment très bons. Je suis vraiment convaincu et nous allons continuer de travailler avec les produits LANG ». Actuellement, Alpin Mécanique possède plus de 140 étaux LANG Technik. Tous les collaborateurs de l'entreprise apprécient les avantages offerts par les produits LANG au quotidien. Cet état de fait confirme la justesse de la philosophie de LANG Technik, offrir aux utilisateurs des solutions fonctionnelles, fiables et simples d'utilisation. Une approche pragmatique du serrage des pièces qui fait de plus en plus d'adeptes, tant chez les fabricants que chez les sous-traitants. MSM

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