Machines-outils Des processus stables et une précision maximale

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Chez VDL GL Precision à Eindhoven aux Pays-Bas, on produit depuis des années des composants en titane pour l'industrie des semi-conducteurs.

Aujourd'hui, les capacités de production ont dû être augmentées de manière drastique et les tolérances sont devenues encore plus strictes. C'est pourquoi l'entreprise a investi dans une ligne de production composée de quatre centres d'usinage Versa 645 linear de Fehlmann et d'une solution d'automatisation avec un robot 6 axes de Gibas. Une configuration d'installation qui, sous cette forme, est certainement unique en Europe.

VDL Groep, dont le siège est à Eindhoven, mise depuis des années sur les centres d'usinage Fehlmann pour ses investissements. Le projet actuel, une installation de production pour des composants de moteurs linéaires, a toutefois été précédé d'un « benchmark » très intensif. Le choix s'est porté sur les sociétés Fehlmann et Gibas. Selon Dino Verhoef, responsable de l'installation Gibas/Fehlmann chez VDL GL Precision, la précision de positionnement et les temps de changement des centres d'usinage ainsi que l'automatisation ont été décisifs. Ce qui peut paraître lapidaire à première vue était un véritable défi en termes de complexité et de précision requise. Gibas Automation à Nijkerk aux Pays-Bas avait ici, en tant que représentant de Fehlmann, la responsabilité globale, y compris celle du logiciel de Soflex. Dans le détail, l'installation se compose de quatre centres d'usinage Versa 645 linear de Fehlmann, d'une solution Gibas Automation avec un robot 6 axes sur rails, de la gestion des copeaux et du liquide de refroidissement (10 000 l), d'une machine à laver et d'une machine de mesure Zeiss.

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Pour Dino Verhoef, le défi n'est toutefois pas tant dans les détails : « Nous ne voulions pas investir dans des machines ou une installation, mais dans des processus stables. Il y en a certainement beaucoup qui peuvent produire à trois ou quatre µm dans des locaux climatisés. Mais chez nous, cela doit être garanti en continu, même pour des processus répétitifs. Cela signifie que nous produisons 24 heures sur 24, cinq jours par semaine. » Concrètement, à Eindhoven, il s'agit de pièces en titane avec des tolérances de 2 à 3 µm sur l'ensemble de la pièce. Les temps de passage par pièce sont d'environ quatre heures, les lots sont de trente pièces par variante, il y a six variantes au total. Dans le cadre du « benchmark », VDL a développé un composant test en aluminium avec une longueur d'arête de 50 mm. Il s'agissait d'un cube dont les cinq faces présentaient des poches circulaires de tailles et de profondeurs différentes. Pour Jos Sanders, technico-commercial chez Gibas Numeriek, VDL n'a rien laissé au hasard : « Le test a eu lieu chez Fehlmann en Suisse. Il s'agissait dans un premier temps de fraiser cinq faces et les poches circulaires à 20 minutes d'intervalle. L'intervalle de temps a été choisi pour voir comment la phase de refroidissement de la machine affecte la précision. Cet usinage a été répété cinq fois pendant quatre heures à chaque fois, l'ensemble de la pièce devant se situer à l'intérieur des tolérances de forme et de position de 3 µm. C'était un véritable test de résistance, ce n'est pas donné à tout le monde ». Pendant ces 20 heures, il est désormais possible d'évaluer avec certitude la réaction thermique d'une machine. La Versa 645 linear a parfaitement respecté les tolérances et les surfaces étaient donc également bonnes.

Fonctionnement continu depuis 2 ans avec plus de 2000 h pour la broche

Indépendamment du fait que la Versa 645 linear est déjà réputée pour sa très haute précision dans sa version standard, VDL a choisi l'option Pack Précision. La production a démarré en août 2022 à Eindhoven. Jusqu'à présent, la broche de chaque machine a effectué bien plus de 2000 heures de fonctionnement et l'installation produit depuis lors sans problème et de manière efficace. À Eindhoven, on attribue ce fonctionnement continu sans problème et la grande sécurité du processus ainsi que la rentabilité à différents critères. Il y avait tout d'abord le risque supposé du robot sur rail. En cas de panne, toute l'installation serait arrêtée. Mais Dino Verhoef ne se fait pas de souci à ce sujet car, selon lui, ces solutions d'automatisation sont devenues très sûres ces dernières années et, en outre, Gibas est un partenaire fiable. Le fonctionnement en continu a de toute façon déjà été largement testé chez Fehlmann. Et en ce qui concerne les temps de passage, les entraînements linéaires apportent, avec une dynamique et une accélération appropriée, les temps unitaires que les responsables espéraient. À titre de comparaison, sur une autre machine de précision équipée d'entraînements conventionnels, ces pièces étaient auparavant fabriquées avec un temps de passage de 4 heures, contre 3 heures sur la Versa 645 linear. Pendant la phase de démarrage, les responsables de VDL avaient toutefois encore un souhait. Alain Strebel, directeur des ventes chez Fehlmann : « VDL souhaitait utiliser des porte-outils plus courts pour certains usinages afin d'obtenir une plus grande stabilité de fraisage avec de très petits diamètres d'outils. Pour cela, il fallait plus de course en Z. Nous avons pu répondre à cette exigence pour les machines actuelles mais également pour les machines futures. Nous avons reconstruit le chariot Y/Z pour obtenir 30 mm de course supplémentaire en Z. »

VDL GL Precision produit à 90 % pour l'industrie des semi-conducteurs. Les marchés américains, taïwanais ou encore coréens connaissent une croissance rapide, de sorte que l'objectif actuel est de multiplier les capacités par 2,5. C'est pourquoi l'entreprise a déjà investi dans une installation similaire de Gibas et Fehlmann mais avec cinq Versa 645 linéaires.

L'automatisation à Eindhoven n'est pas seulement motivée par des raisons de compétitivité ou économiques. Les Pays-Bas, tout comme la Suisse, souffrent d'une pénurie de main-d'œuvre qualifiée. MSM

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