Machines-outils L'écosystème K5 pour la production microtechnique

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Imaginez une production flexible permettant de personnaliser les pièces produites et pilotées par la demande. Il s'agit d'une tendance à ne pas manquer afin de pouvoir satisfaire la clientèle, que ce soit dans le domaine B2C ou B2B.

Precitrame Machines contribue à la réalisation de cet objectif en offrant des solutions de production innovantes de fabrication suisse pour l'usinage de composants microtechniques à haute valeur ajoutée.

Precitrame en bref

Precitrame Machines SA est une entreprise suisse spécialisée dans la conception et la fabrication de machines de haute précision destinées à divers secteurs industriels. Fondée initialement sous le nom de Precitrame dans les années 1980, l'entreprise a œuvré dans la fabrication d'outillage et de composants micromécaniques. En 1988, Precitrame a franchi une étape décisive en produisant sa première machine de transfert CNC pour répondre à ses propres besoins. Ce tournant a marqué le début d'une ère de diversification et d'innovation.

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En 2001, Precitrame a décidé de scinder ses activités de production et de fabrication de machines-outils. Cette scission a donné naissance à deux entités distinctes : EMP SA (Ebauches Micromécaniques Precitrame) et Precitrame Machines SA. Cette réorganisation stratégique a permis à chaque branche de se concentrer sur son cœur de métier, renforçant ainsi la spécialisation et l'efficacité opérationnelle.

Aujourd'hui, Precitrame Machines se distingue par une large gamme de produits incluant non seulement des machines de transfert, mais aussi des machines de polissage et des postes d'assemblage horloger. Plus récemment, l'acquisition de la société Kummer Frères SA a permis à Precitrame d'élargir son portefeuille avec des micromachines, renforçant ainsi sa position de leader sur le marché.

Precitrame, basée à Tramelan, exploite trois sites de production totalisant 14 000 m² et emploie environ 400 personnes à travers le monde. La société met un point d'honneur à garantir la qualité Swiss Made de ses produits en collaborant en priorité avec des fournisseurs locaux. Cette démarche s'inscrit dans une vision écoresponsable concrétisée par des initiatives telles que la rénovation de bâtiments, l'installation de panneaux solaires et l'utilisation du chauffage à distance. Precitrame a toujours été attentive à l'optimisation de sa consommation énergétique, reflétant ainsi son engagement pour le développement durable.

La reconnaissance internationale de Precitrame est renforcée par ses filiales « Precitrame Deutschland GmbH » en Allemagne et « Precitrame Services (Shenzhen) Co. Ltd. » en Chine, assurant ainsi une présence globale et un support client de qualité.

Precitrame est plus qu'un simple fabricant de machines ; elle se positionne comme un fournisseur de solutions complètes, adaptables et innovantes, visant à optimiser les processus de production de ses clients. Cette approche centrée sur la satisfaction client et l'excellence technique continue de propulser Precitrame au sommet de son secteur.

Du transfert à la micromachine

Precitrame, spécialiste incontournable de la machine de transfert CNC de haute précision, a diversifié sa gamme par l'ajout d'un concept d'usinage novateur par le biais de microcentres d'usinage. Ainsi, Precitrame couvre les besoins de producteurs devant fournir des dizaines de milliers de pièces par jour avec les machines de transfert, ainsi que les attentes des prototypistes avec les microcentres d'usinage K5 qui ne produisent que quelques pièces par lot. Sur la base des travaux conceptuels de la HE-Arc, Precitrame a adapté et industrialisé les machines K5 pour permettre aux clients d'exploiter leur potentiel complet.

La K5

Dans sa variante la plus simple, la gamme K5 se décline en une machine unitaire qui peut être utilisée comme un centre d'usinage classique avec ou sans automatisation. Selon le domaine, il est possible d'avoir une machine pour de l'usinage 4 axes avec le modèle K5-4, par exemple, pour la réalisation de composants minces devant être usinés sur plusieurs faces. La version 5 axes, la K5-5, offre une plus grande liberté d'usinage et se prête idéalement à la réalisation de pièces complexes. Pour augmenter leur autonomie, ces micromachines peuvent être complétées par deux variantes d'automatisation afin de s'adapter aux besoins de production.

Les deux variantes sont composées d'une base d'axes commune ultra légère. Les courses de ces axes (X = 78 mm, Y = 56 mm, Z = 50 mm, B = 270°) offrent un volume d'usinage standard de 50 x 50 x 40 mm. La conception allégée des composants en mouvement permet d'atteindre des vitesses élevées et des accélérations jusqu'à 2 G. Ces performances permettent d'obtenir les vitesses de coupe nécessaires à l'usinage grande vitesse (UGV). Afin de garantir les performances sur le long terme, les éléments mobiles sont graissés régulièrement. Le graissage s'effectue manuellement de manière centralisée. Dans sa version 4 axes, un axe numérique supplémentaire (Axe W) permet de soutenir les pièces à parois minces. Celui-ci permet également de tenir la pièce par vacuum afin de la séparer de la pièce brute. Pour la version 5 axes, l'axe C possède 5 canaux d'air ainsi qu'un canal de vacuum pour apporter diverses fonctions sur le posage pièce. En plus de sa fonction de positionneur, l'axe C offre la possibilité d'effectuer des opérations de tournage avec une vitesse de rotation maximum de 5500 tr/min. Les fonctions standards de tournage telles que la correction du rayon de la plaquette ou la coupe à vitesse constante sont évidemment disponibles.

La broche d'usinage de conception Precitrame atteint des performances élevées malgré sa petite taille. Cette broche à fourreau de Ø 38 mm équipée d'un attachement ATC-E15 atteint une vitesse maximale de 60 000 tr/min et un couple de 10,8 Ncm. Elle intègre également, pour le tournage, un codeur pour le positionnement du burin et un frein de maintien. Pour la distribution du liquide de coupe, une bague dotée de quatre buses et montée au bout de la broche facilite l'orientation des jets sur l'outil.

Le magasin d'outils compte 50 emplacements pour des porte-outils ATC-E15 plus une position pour un palpeur de mesure 3D sans fil. De ce fait, il peut y avoir un nombre important d'outils individuels, mais également des outils frères pour éviter des arrêts trop fréquents de la machine. Le magasin d'outils est totalement isolé de la zone d'usinage, ce qui empêche la pollution des porte-outils. Afin d'optimiser le temps de changement d'outil, la machine est équipée d'un « buffer » à quatre positions qui est alimenté en temps masqué depuis le magasin principal.

Le palpeur sans fil disponible en option remplit les fonctions suivantes : recentrage et orientation de la pièce brute après le chargement, contrôle dimensionnel des pièces usinées et calibration des axes de la machine. Autre moyen de contrôle, le détecteur de bris d'outils laser monté à proximité de la zone d'usinage permet de vérifier la casse éventuelle de l'outil. Cet équipement est capable de détecter la présence d'outils jusqu'à Ø 0,2 mm.

La zone d'usinage est encapsulée par une cabine interne qui permet de garantir l'étanchéité de celle-ci. Autres avantages lors de l'usinage de métaux précieux : les accumulations sont réduites au minimum et le lavage de cette zone peut être réalisé facilement à l'aide du pistolet d'arrosage. Les copeaux sont récupérés par un premier bac de 17 litres pouvant être équipé d'une poche filtrante. Le liquide de coupe tombe ensuite dans un bac de décantation afin de se débarrasser des particules de taille moyenne puis s'écoule dans le bac de liquide propre. Le troisième étage de filtration est constitué d'un filtre à cartouche afin d'éliminer les particules fines. Le système de conditionnement de l'huile a une capacité de 45 litres, régulée en température et totalement intégrée au bâti de la machine. Le débit réglable de la pompe d'arrosage va jusqu'à 25 l/min et a une pression maximale de 3 bars. Également intégré, l'échangeur de température eau/eau gère la régulation thermique des axes rotatifs (broches, B et C) en plus de celle du liquide d'arrosage.

Pour ce qui est de la récupération des vapeurs du liquide de coupe, plusieurs variantes sont proposées. En standard, un aspirateur à vapeurs spécifique est intégré sur le toit de l'armoire électrique. Les vapeurs collectées sont renvoyées directement dans le bac d'arrosage. Toutefois, le client est libre d'intégrer son système habituel. Dans ce cas-là, l'aspirateur sera placé à côté de la machine. Il est également possible de raccorder cette dernière à une aspiration centralisée. Des exécutions spéciales sont aussi possibles, par exemple pour l'usinage à sec de céramique.

Pour l'utilisation de la machine dans le cadre d'une production automatisée, il est nécessaire d'équiper celle-ci d'un système d'extinction automatique fixe. En standard, le système Primus est proposé car il offre la meilleure intégration. Toutefois, il est envisageable d'intégrer des systèmes d'autres fournisseurs (par ex. Al-Deco, Kraft & Bauer).

Bien que la machine soit très compacte, les tâches de maintenance sont facilitées par des accès bien étudiés. Le bac à copeaux devant être vidé régulièrement, celui-ci est accessible par une porte verrouillable dans le cadre d'usinage de métaux précieux situé à l'avant de la machine. Un système de rails permet une prise ergonomique du bac à vider. Intégré à cette porte, un pistolet d'arrosage permet de nettoyer la zone d'usinage avec le liquide de coupe. Pour offrir l'accès à l'unité d'usinage, l'armoire électrique peut être déplacée afin de séparer la machine en deux parties. Les opérations de maintenance sur la base d'axes sont facilitées par un système de connexion rapide des câbles et tuyaux. Tous les composants électriques sont disposés dans l'armoire électrique et sont accessibles à tout moment par une porte située à l'arrière de la machine.

La K5 offre également une grande flexibilité dans l'agencement de l'atelier. En effet, la machine peut être déplacée sur un même étage à l'aide d'un simple transpalette. Celui-ci peut soulever la machine frontalement ou latéralement.

Automatisation de la K5

Pour la production de petits lots avec des temps de cycles plutôt longs, la variante SK44 ou SK45 offre la possibilité de stocker une douzaine de posages avec la pièce à usiner montée dessus. Le manipulateur « pick and place » se charge de faire l'échange automatique des posages dès qu'une pièce est terminée.

Le CK40-P permet, pour sa part, de produire des lots plus importants grâce à sa grande capacité de stockage. Celui-ci est muni d'un palettiseur pouvant accueillir jusqu'à 10 palettes (220 x 277 mm). Dans cette version, la pièce brute est chargée directement sur le posage de la machine par un robot polyarticulé. Un espace est également disponible pour accueillir des opérations annexes comme, par exemple, le centrage (mécanique ou optique) de la pièce brute pour le chargement. Un tiroir intégré permet de déposer des pièces pour du contrôle SPC. Ce dernier peut aussi être utilisé dans le cadre d'essais ponctuels pour stocker des pièces brutes prémontées sur des posages.

HMI et Factory Dashboard

Pour fournir une expérience utilisateur ergonomique et intuitive, Precitrame a développé une interface Homme-Machine (IHM) 100 % tactile appelée Precitrame Machines Manager (PMM). Cette interface offre un confort d'utilisation permettant à l'utilisateur de se concentrer sur la production. Le design de chaque page de l'interface est pensé pour avoir une vision claire de l'opération effectuée. Cette IHM offre également un niveau de sécurité accru par la gestion des accès par utilisateur. Derrière la partie visible de cette application, de grandes possibilités sont également offertes pour l'échange de données avec d'autres systèmes. Par exemple, un connecteur OPC-UA standard est proposé en option, donnant accès aux données basiques de production. Si le client le souhaite, une interface personnalisée peut être implémentée.

Pour les clients possédant plusieurs machines Precitrame, quel que soit le modèle, un environnement de supervision commun permet de les regrouper. Cet outil appelé Factory Dashboard offre une vision globale du parc machines et de la production en temps réel. Les données telles que l'état des machines, le nom des pièces produites, les quantités de pièces à produire et terminées sont quelques exemples d'informations disponibles.

Comme Precitrame développe ses solutions logicielles en interne, il est tout à fait envisageable de personnaliser celles-ci selon les souhaits du client.

Vers la micro-usine

Pour des lots de taille moyenne, Precitrame a imaginé une gamme de microcellule flexible, le concept MCK. Celui-ci consiste à relier de deux à huit machines K5 par une automatisation centralisée qui gère le transfert des pièces entre les modules d'usinage. Comme dans une machine de transfert, la pièce est serrée qu'une seule fois pour toutes les étapes d'usinage et est sortie de son posage uniquement une fois terminée. Garantissant ainsi une grande précision de positionnement entre les différentes étapes d'usinage. En plus du chargement et du déchargement des pièces sur les posages, la cellule d'automatisation donne la possibilité d'effectuer des opérations pré et post usinage. Des stations de centrage mécanique ou par vision et des stations de déshuilage de la pièce en sont deux exemples.

Dans le concept MCK, il est possible de remplacer un ou plusieurs modules d'usinage par une station de lavage ou de contrôle dimensionnel et/ou qualitatif afin d'obtenir une pièce la plus finie possible en sortie. L'exploitation de cette micro-usine peut se faire selon plusieurs modes. Le plus conventionnel est une production parallèle de la même pièce sur chaque machine, ce qui multiplie la productivité par le nombre de machines. En mode séquentiel, chaque machine effectue une partie des opérations à réaliser avant que la pièce ne soit transmise au module d'usinage suivant. Ce mode permet de balancer le temps de cycle des différentes opérations sur plusieurs machines comme sur une machine de transfert. Le fonctionnement en mode indépendant est moins habituel. Celui-ci permet de produire des pièces différentes sur chaque module d'usinage. Cela offre donc une très grande flexibilité dans l'organisation de la production, voire la production de pièces personnalisées et uniques. Le dernier mode est une combinaison entre le fonctionnement séquentiel et indépendant. C'est-à-dire qu'un certain nombre de modules d'usinage produisent un type de pièces alors que les machines restantes produisent un autre type de pièces. Ce mode permet donc d'allier flexibilité et productivité.

K5-TRIO pour l'usinage en barres

Pour des productions de lots de taille moyenne qui nécessitent une reprise de la pièce pour l'usinage du deuxième côté, la K5-TRIO, qui comporte trois unités d'usinage, ou la K5-DUO avec deux unités d'usinage sont les solutions les plus adaptées. Une des particularités de ces machines est l'alimentation directe en microbarres de 165 mm de longueur et d'un diamètre maximum de Ø 10 mm. Le chargeur de barres peut stocker, selon le diamètre de celles-ci, plus de 3 m de matière. Toutefois, l'alimentation en lopin reste possible. Dans le cas d'une pièce nécessitant peu d'opérations de reprise, la K5-TRIO permet d'effectuer ces dernières en temps masqué, ce qui permet de gagner jusqu'à un tiers de production supplémentaire. Si le temps d'usinage des deux côtés de la pièce est sensiblement identique, la K5-DUO permet de terminer la pièce sans devoir la manipuler en dehors de la machine. Les autres caractéristiques sont semblables au concept K5 unitaire car les principes de base sont appliqués à toute la gamme des micromachines Precitrame.

Efficience énergétique et plus

Precitrame a de tout temps visé l'utilisation optimale des ressources de production. Bien que grandes en taille, les machines de transfert Precitrame MTR offrent depuis toujours un rapport « ressources/pièces produites » très compétitif pour la production en grand volume. Ces solutions sont aussi économes en surface et en énergie en regard au m² et kWh par pièce produite. C'est pourquoi l'intégration des micromachines est tout à fait en ligne avec les objectifs de la société et contribue à réduire la consommation énergétique tout en conservant la productivité pour les petits et moyens volumes. En réalité, une machine K5 consomme moins d'électricité qu'un aspirateur ou un sèche-cheveux. Par exemple, une K5-5 avec arrosage et aspiration des vapeurs consomme environ 1,8 kWh en production. Cette micromachine permet également de densifier les halles de production et ainsi réduire le besoin en m². Pour chiffrer, une K5 seule nécessite 1 m², en y ajoutant un chargeur CK40, il faut 0,7 m² additionnels. Concernant les machines multi-stations, une K5-TRIO occupe 2,6 m² et une MCK506 un peu moins de 20 m². Precitrame, par ses machines écoresponsables, s'efforce de soutenir ses clients dans leurs démarches de réduction de leur empreinte écologique et par la même occasion à réduire leurs coûts de production.

Domaines d'utilisation

Les machines Precitrame se distinguent par leur polyvalence et leur capacité à s'adapter à divers secteurs industriels. Elles sont largement utilisées dans des domaines tels que l'horlogerie, l'électronique, la joaillerie, l'automobile et le médical. La gamme K5 de Precitrame en particulier trouve des applications spécifiques dans la joaillerie et le secteur médical, permettant la production de bijoux complexes et d'instruments médicaux avec une précision et un niveau de finition élevés. Cette diversité témoigne de la flexibilité et de l'expertise technique de Precitrame, capable de répondre aux exigences spécifiques de chaque industrie, quelle que soit la taille des lots.

Configurateur en ligne

Precitrame continue d'innover avec le lancement de son nouveau configurateur en ligne accessible depuis son site web. Cet outil intuitif permet aux clients potentiels de configurer leur machine K5 selon leurs besoins spécifiques. Une fois la configuration terminée, l'équipe de vente de Precitrame prend le relais. Elle analyse les demandes et reprend rapidement contact avec les intéressés pour finaliser les détails, fournir des conseils supplémentaires et établir des propositions commerciales adaptées.

Ce nouvel outil s'inscrit parfaitement dans la vision de l'entreprise : offrir des solutions innovantes et sur mesure tout en restant proche de ses clients et de leurs attentes spécifiques. MSM

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