TwinCAT CNC commande une meuleuse pour forets dentaires avec une précision exceptionnelle

Améliorer l'efficacité et la qualité du traitement

| Auteur / Rédacteur: Stefan Ziegler, Communications, Beckhoff Automation / Jérémy Gonthier

La technologie à un seul câble des servomoteurs AM8100 réduit le câblage et les connecteurs nécessaires ainsi que le temps et l’espace requis pour l'installation.
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La technologie à un seul câble des servomoteurs AM8100 réduit le câblage et les connecteurs nécessaires ainsi que le temps et l’espace requis pour l'installation. (Source : Beckhoff)

Dentsply Sirona fournit des produits et des solutions de pointe pour les dentistes du monde entier. Un exemple est la nouvelle meuleuse IM4P pour forets dentaires, qui a été développée en 2017 grâce à l'utilisation du logiciel TwinCAT CNC à découvrir sur le stand Beckhoff au SINDEX 2018

Forte de plus de 15 000 employés, dont 800 travaillent sur le site de Ballaigues, en Suisse, Dentsply Sirona fabrique des produits dentaires depuis 1877. Elle a inventé la fraise dentaire électrique et a développé le premier composite de remplissage en vrac ainsi que la première matrice partielle, ce qui rend les restaurations dentaires directes plus rapides et plus faciles. L'entreprise est également un chef de file dans le développement d'implants dentaires et d'outils numériques pour des soins aux patients plus sûrs et plus efficaces.

François Aeby, qui dirige le Advanced Technology Group, explique son rôle comme suit : « Notre objectif est de fournir un équipement high-tech efficace et adapté à tous les sites de production de Dentsply Sirona dans le monde entier. La raison de cette approche est de garder l'expertise de base en interne tout en soutenant les clients et leurs activités de développement de produits avec de nouveaux processus et de nouvelles technologies ». Pour ce faire, le Advanced Technology Group se concentre sur quatre domaines principaux : les laboratoires dentaires, l'automatisation des processus, l'inspection automatique et les systèmes d'emballage.

Améliorations majeures dans la meuleuse de forets

La nouvelle meuleuse IM4P pour forets dentaires représente une étape importante dans l'évolution par rapport à son prédécesseur, explique François Mottier, chef de projet chez Dentsply Sirona. « L'utilisation de TwinCAT CNC simplifie le processus de mise en service de la machine et améliore la qualité d’usinage. De plus, elle facilite et flexibilise les changements entre les différents types de forets. Aujourd’hui un changement de produit n'implique plus que des adaptations du logiciel sans avoir à remplacer des composants mécaniques ». François Aeby ajoute : « Ceci s'applique également aux conversions vers d'autres domaines d'application. Par exemple, la même fonctionnalité CNC peut être utilisée pour produire des fraises dentaires à l'avenir. Tout ce que nous avons à faire est d'ajuster les outils en conséquence ».

La meuleuse se compose de quatre modules comportant chacun cinq axes interpolés et un axe CNC virtuel, explique Daniel Roy, ingénieur en automatisation chez Dentsply Sirona. « Contrôlés par TwinCAT CNC, les cinq axes positionnent la meule avec une précision maximale et déplacent un chariot contenant les différents outils à usiner. À cela s’ajoute un support d'outils qui se déplace à l’aide des mêmes axes et d’une broche supplémentaire. L'axe virtuel, qui combine les axes x et y, est une fonction fournie par le système TwinCAT CNC ».

Performances de contrôle améliorées pour une efficacité accrue de la machine

En raison de la nécessité d'augmenter les performances, Dentsply Sirona utilise TwinCAT CNC pour le nouveau modèle de meuleuse. Le système TwinCAT 3 comprend les fonctions CNC suivantes :

  • TC3 CNC Basic Pack (y compris TC3 PLC/PTP/NCI).
  • CNC TC3 Axes Pack pour un total de 64 axes/broches contrôlées, dont 32 peuvent être des axes de parcours et 12 peuvent être des broches contrôlées.
  • TC3 CNC Channel Pack pour l’ajout d’un autre canal CNC jusqu'à un maximum de 12 canaux.
  • TC3 CNC Transformation avec fonctionnalité 5 axes, bibliothèque cinématique, fonctionnalité RTCP et TLC, et définition et/ou enchaînement/transition de divers systèmes de coordonnées.

Selon Daniel Roy, TwinCAT CNC offre plusieurs avantages. « Il rend la machine plus rapide tout en réduisant l'usure de la meule et en accélérant l'exécution du processus. Nous utilisons également le logiciel pour générer plus efficacement des programmes de contrôle de trajectoire incurvée, soit avec du code programmé manuellement, soit par interpolation. La fonction de correction mécanique automatique, c'est-à-dire la possibilité d'exclure les non-linéarités axiales avec TwinCAT CNC, a également joué un rôle majeur dans le processus de décision. D'autres fonctions comme la compensation d’offset ont joué un rôle critique dans la réduction du temps de changement de séries de production, qui a diminué de moitié en passant de trois heures avec le modèle précédent à une heure et demi aujourd'hui. Nous nous attendons à ce que ce temps soit encore réduit à l’avenir grâce à des améliorations supplémentaires ainsi qu’à une optimisation de la formation des opérateurs. De plus, l'interface opérateur est beaucoup plus conviviale, ce qui rend les inspections et les opérations de surveillance des machines plus faciles que jamais auparavant », souligne Daniel Roy.

Automatisation tout-en-un ouverte dans une seule plate-forme

C’est avec énormément de succès que Dentsply Sirona a utilisé la technique de commande sur base PC de Beckhoff depuis 2002 et EtherCAT depuis 2003. Daniel Roy se souvient : « Nous étions surtout à la recherche d'un système qui intégrerait les fonctions de contrôle des axes harmonieusement et en se passant de matériel de contrôle séparé. Ce système devait également être en mesure d’intégrer des composants tiers. Une telle solution d'automatisation tout-en-un avec des fonctionnalités PLC et NC n'était disponible que dans les systèmes de commande sur base PC de Beckhoff. De plus, les PC industriels Beckhoff (IPC) sont extrêmement puissants. Par exemple, un IPC C6920 avec un processeur Intel® CoreTM i7 quatre coeurs est tout ce dont vous avez besoin pour contrôler l'ensemble de la machine IM4P - y compris les quatre modules de la machine, la manipulation des outils via les fonctions PLC et les fonctions de sécurité intégrées ».

François Mottier souligne un autre aspect : « EtherCAT nous offre également de nombreux avantages. Il est extrêmement puissant, ce qui le rend idéal pour la transmission de données vers les servo variateurs. Et comme il est devenu un standard reconnu de l'industrie, il permet l’intégration facile de nombreux appareils différents. Il en va de même pour les exigences de sécurité de la machine, qui sont bien couvertes par la sécurité sur EtherCAT (FSoE) et TwinSAFE. Cela comprend la fonction d'arrêt d'urgence, les protections de portes et les fonctions de sécurité pour les axes asservis ». Selon François Mottier, l’automation sur base PC a également permis une conception exceptionnellement compacte du système de chargement de l'IM4P : « Les fonctions de manipulation de l'IM4P, telles que les opérations de chargement et de déchargement, sont mises en oeuvre via un total de sept axes servo. Nous bénéficions ici d'une conception extrêmement compacte, rendue possible par les servo variateurs au format borne IP20, conçus pour être utilisés avec les servomoteurs AM8100 équipés de la technologie un câble One Cable Technology (OCT) ». MSM

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