Machines-outils Techniques d'usinage haut de gamme et mission sociétale

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iwaz Production, située à Wetzikon, offre un environnement de travail moderne à des personnes ayant besoin de soutien. Avec l'acquisition en 2024 d'un centre de tournage-fraisage simultané 5 axes Nakamura-Tome MX-100, l'entreprise ne se contente pas de renforcer cette mission sociétale essentielle, mais elle entre également dans le domaine des techniques d'usinage haut de gamme

Le département d'usinage d'iwaz Production compte onze collaborateurs et trois apprentis (mécanicien de production et polymécanicien), tous ayant besoin d'assistance, encadrés par cinq spécialistes. Ce département combine donc l'accompagnement et l'intégration de personnes nécessitant un soutien, avec une production de pointe dans le domaine de l'usinage. Le centre de tournage-fraisage simultané 5 axes Nakamura-Tome MX-100 élargit le spectre de production d'iwaz Production en permettant la fabrication de pièces hautement complexes par tournage-fraisage jusqu'à un diamètre maximal de 305 mm.

Rico Simonelli, responsable de la production chez iwaz, explique : « Nos collaborateurs spécialisés doivent assumer deux missions très exigeantes et les concilier harmonieusement : d'une part intégrer les employés dans un processus de travail responsable et porteur de sens, et d'autre part gérer une production hautement spécialisée. Cela représente un défi quotidien qui exige des compétences sociales et technologiques considérables. »

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Institution sociale et entreprise de production

Le rôle d'iWAZ en tant qu'institution sociale et entreprise de production est parfaitement mis en pratique. « Ce qui est crucial, c'est que nos collaborateurs soient formés et étroitement encadrés. Les aspects de sécurité sont notre priorité absolue, ce qui exige une sensibilisation maximale. Dans notre production, les tâches présentent des défis très variés. Cela nous permet de déployer nos collaborateurs en fonction de leurs compétences, de les encourager et de les stimuler, tout en veillant à ne pas les surcharger », développe Thomas Streit, technicien de production et chef de projet production.

Rico Simonelli ajoute : « Nous offrons à nos collaborateurs un poste de travail qui, idéalement, leur permet de mener une vie plus autonome. De plus, leur activité leur apporte une structure quotidienne. Quant à nos apprentis, ils sont formés de manière à pouvoir décrocher, après l'obtention de leur diplôme, un poste dans leur branche sur le marché du travail régulier. »

Un large éventail de matériaux et de pièces

Depuis plus de 50 ans, iwaz Production fournit divers secteurs de l'industrie, de l'artisanat et d'autres branches économiques dans toute la Suisse alémanique. La palette de prestations est variée et couvre un éventail de compétences nettement supérieur à la moyenne. La diversité des matériaux usinés va des plastiques aux métaux non ferreux, en passant par l'acier inoxydable, l'acier, et l'aluminium. Les opérations de tournage et de fraisage sont entièrement maîtrisées. Jusqu'à présent, le tournage se limitait à des pièces d'un diamètre maximal de 200 mm et d'une longueur de 300 mm. En fraisage, la longueur maximale des arêtes est de 1000 mm, pour une largeur maximale de 500 mm.

Tibor Makra, chef adjoint du secteur usinage, détaille : « En tant que sous-traitants, nous avons des commandes qui changent constamment. Les types de pièces et les matériaux évoluent quotidiennement. Nous devons donc être capables de nous adapter en permanence à notre charge de travail. Cela signifie que nos collaborateurs, qu'ils soient spécialisés ou non, ainsi que les machines-outils que nous utilisons, doivent faire preuve d'une grande flexibilité. C'est précisément pour cette raison que nous avons investi dans un centre de tournage-fraisage hautement flexible de Nakamura-Tome. »

Une production haut de gamme

Avec son dernier centre de tournage-fraisage Nakamura-Tome MX-100, iwaz Production s'affirme résolument dans le domaine de la fabrication haut de gamme, comme l'explique Thomas Streit : « La nouvelle Nakamura-Tome MX-100 permet un usinage simultané 5 axes en tournage-fraisage et, grâce à la contre-broche, un usinage complet sur 6 faces est réalisable. À partir de barres ou de pièces brutes, nous pouvons désormais usiner les composants les plus complexes en une seule étape. »

Le Nakamura-Tome MX-100 est parfaitement adaptée au portefeuille de production actuel et futur d'iwaz Production. La capacité élevée de la machine à accueillir un grand nombre d'outils offre un avantage significatif, augmentant sa flexibilité. De plus, les temps de réglage ont été réduits au minimum, optimisant ainsi la productivité. Rico Simonelli ajoute : « Jusqu'à présent, nous ne disposions pas de telles compétences en fabrication. Nos clients nous demandaient souvent si nous pouvions produire des composants usinés simultanément en 5 axes. Jusqu'ici, nous devions sous-traiter ces demandes à nos partenaires. Désormais, nous sommes en mesure de fabriquer les géométries de tournage-fraisage les plus complexes dans des tolérances extrêmement serrées. Cela nous place dans la cour des grands de la fabrication. »

Les performances du Nakamura-Tome MX-100

Le Nakamura-Tome MX-100 représente une véritable avancée technologique en termes d'usinage. Il s'agit d'un centre de tournage-fraisage équipé d'une broche principale, d'une contre-broche et d'une puissante broche de fraisage inclinable. Cette dernière, grâce à un serrage mécanique par encliquetage, peut également réaliser des opérations de tournage à haute performance. Cela permet d'effectuer un usinage automatisé complet sur 6 faces, en simultané 5 axes, à partir de barres ou de pièces brutes.

En termes de dimensions des pièces, il est possible d'usiner des diamètres allant jusqu'à 305 mm et des longueurs pouvant atteindre 870 mm, élargissant ainsi les capacités de production décrites plus haut. Pour les pièces issues de barres, des diamètres jusqu'à 65 mm peuvent être travaillés.

La broche principale offre une puissance de 15 kW avec une vitesse de rotation maximale de 4500 tr/min. La contre-broche, quant à elle, dispose de 11 kW et peut atteindre jusqu'à 6000 tr/min.

Broche de fraisage puissante avec 11 kW et tourelle avec 48 outils

Concernant la broche de fraisage, le Nakamura-Tome MX-100 est équipée d'une broche inclinable à +/- 190° (12 000 tr/min, optionnellement jusqu'à 20 000 tr/mi), et une puissance de 11 kW. Elle peut être bloquée hydrauliquement avec une précision de 0,001° ou mécaniquement via un engrènement frontal par pas de 5°.

Le magasin d'outils peut contenir jusqu'à 72 outils (options pour 36 ou 48 outils). De plus, une tourelle d'outils avec 12 ou 24 stations (toutes entraînées jusqu'à 6000 tr/min ou 8000 tr/min) garantit une productivité et une flexibilité élevées. La tourelle peut également accueillir jusqu'à 48 outils.

Tibor Makra commente : « La grande capacité en outils et la possibilité d'échanger les outils entre la tourelle et la broche de fraisage nous offrent une flexibilité accrue. Dans le magasin d'outils, nous conservons généralement 10 à 15 emplacements pour des outils spécifiques, au cas où nous en aurions besoin. »

Grande rigidité de la machine pour une sécurité des processus accrue

« La machine est conçue avec une très grande rigidité, ce qui s'est rapidement avéré être un avantage en pratique. Une pièce que nous usinions auparavant sur une machine à tourelle avec outils entraînés est désormais usinée sur le Nakamura-Tome MX-100 avec une stabilité remarquable et presque aucune vibration. Les surfaces sont nettement améliorées », ajoute Thomas Streit. Mathias Zavratnik, directeur des ventes et membre de la direction chez Walter Meier (Solutions pour l'usinage) SA, précise :

« La machine pèse 17 tonnes, ce qui lui confère une stabilité de base essentielle au processus de fabrication. Cette masse agit également comme un amortisseur, réduisant les vibrations. Cela se traduit par des surfaces sans ratés et une durée de vie prolongée des outils, en particulier des fraises. »

Tibor Makra conclut : « Cela se remarque également au niveau des bruits, notamment lors des opérations de fraisage. Comme mentionné, le son est très net et stable. Il n'y a aucun sifflement ni vibration. Lorsque les processus sont exempts de vibrations, la durée de vie des outils augmente généralement de manière significative. »

Interface outil Capto C4

En matière de rigidité de la machine, l'interface outil joue également un rôle crucial, comme le souligne Tibor Makra :

« Sur tous nos outils, que ce soit sur la tourelle ou sur la broche de fraisage, nous utilisons le système Capto C4. Pour la tourelle, nous aurions pu opter pour le système plus petit C3. Cependant, pour plus de flexibilité des outils et une meilleure uniformité, nous avons choisi l'interface Capto C4. »

Le système Capto, développé par Sandvik et désormais standardisé (ISO 26623), présente une forme polygonale conique avec un contact sur les surfaces. Mathias Zavratnik explique : « On peut considérer le système Capto comme le Rolls-Royce des interfaces outils, comparable à des standards tels que HSK ou le cône Morse avec plan de contact. Le système Capto répond entièrement à toutes les exigences nécessaires pour le tournage et le fraisage : précision axiale et radiale, répétabilité, transmission de couple, rigidité en flexion, amortissement des vibrations et tenue en vitesse de rotation. »

Grâce à sa grande section de couplage, il offre une force de serrage optimale, garantissant une excellente rigidité en flexion, une transmission de couple fiable et une précision de positionnement optimale. Mathias Zavratnik ajoute : « Selon nous, le système Capto est technologiquement le plus avancé pour les machines multitâches. Il offre une rigidité équivalente à celle d'un HSK 63, tout en étant plus compact. »

Automatisation : chargeur de barres et robot linéaire

Concernant l'automatisation, le Nakamura-Tome MX-100 a été configurée sur mesure avec un chargeur de barres compact ainsi qu'un système de chargement et déchargement pour les pièces brutes et finies. Conçue spécifiquement pour iwaz Production, cette machine constitue de fait une cellule de fabrication semi-autonome. À partir de barres, elle peut fonctionner sans opérateur jusqu'à ce que la capacité du convoyeur soit atteinte. Selon les articles fabriqués, la production peut également se dérouler pendant plusieurs heures sans intervention humaine, avec les pièces finies déposées dans un bac via une glissière.

Mathias Zavratnik précise : « Le système de chargement linéaire pour pièces brutes est très compact et disponible en option. Il peut être intégré de manière modulaire. Ce système peut gérer à la fois les pièces brutes et finies. Le chargeur est équipé de bandes d'alimentation et d'évacuation, offrant une capacité suffisante pour permettre à la machine de travailler de manière semi-autonome. » Thomas Streit ajoute : « Ces options nous offrent une grande flexibilité. C'est une avancée technologique significative. En outre, la programmation du chargeur linéaire est très simple : il suffit de disposer des bons préhenseurs et mors. Lorsqu'une commande se répète, il suffit de rappeler le programme, et c'est parti. »

Évaluation : trois fabricants en finale

Pourquoi le choix s'est-il porté sur leNakamura-Tome MX-100 ? Thomas Streit argumente : « L'offre dans ce segment est très large. Il existe une multitude de fabricants. Finalement, deux autres concurrents (l'un japonais et l'autre allemand) ont été présélectionnés. Le Nakamura-Tome MX-100 s'est distinguée par son excellent rapport qualité-prix. À cela s'ajoutent nos très bonnes expériences avec nos machines Nakamura-Tome existantes. De la précision à la sécurité des processus en passant par le service, tout correspondait parfaitement à nos attentes. »

Programmation CAM et excellente commande CNC

« L'intégration d'un centre de tournage-fraisage aussi complexe dans la production représente un grand défi pour nous, les spécialistes. Des formations sont nécessaires, et nous devons nous familiariser rapidement avec cette nouvelle technologie. La cinématique de la machine, qui ne peut être programmée efficacement que via un système CAM, est extrêmement complexe », explique Tibor Makra.

Pour répondre à ces exigences, iwaz dispose de quatre licences Mastercam. Avec la complexité croissante des pièces, iwaz mise résolument sur la programmation CAM. Avec le Nakamura-Tome MX-100, la modélisation géométrique devient également un sujet clé. Le système CAM intègre une gestion des collisions, incluant le modèle numérique du Nakamura-Tome MX-100. Pour que cette gestion des collisions fonctionne correctement, il est essentiel de saisir de manière exhaustive les données des outils.

Sur le plan de la commande, le système Fanuc est utilisé en arrière-plan. Nakamura-Tome s'appuie sur la programmation conviviale « smartX ». Cette interface permet de réaliser directement des ajustements et modifications sur la commande, notamment des corrections des paramètres de coupe qui ne deviennent visibles qu'au cours des premiers essais. Ces ajustements peuvent également être effectués simplement et directement via la commande.

Nakamura-Tome en service depuis 25 ans

Pour Rico Simonelli, « les spécialistes de Walter Meier nous ont toujours conseillés et soutenus avec beaucoup de compétence au cours des 25 dernières années. D'ailleurs, cela fait 25 ans que nous utilisons notre plus ancienne machine Nakamura-Tome, et elle fonctionne encore avec une précision au centième près. La compétence technique du fournisseur et une technologie de machines-outils convaincante et durable ont été déterminants pour notre décision d'investir dans une nouvelle Nakamura-Tome. » Thomas Streit ajoute : « Nous avons découvert le Nakamura-Tome MX-100 pour la première fois à l'EMO 2019, où nous avons entamé nos premières discussions. En février 2023, nous avons passé commande. »

« Avant même que iwaz ne passe officiellement commande, nous avions déjà commandé de manière indépendante un Nakamura-Tome MX-100 comme machine de série en stock au Japon. Cela a parfaitement coïncidé et a eu un impact positif sur les délais de livraison. Seul le chargeur compact et d'autres extensions spécifiques ont été intégrés de manière modulaire par nos collègues japonais. La mise en service a duré deux semaines, après quoi nous avons pu commencer immédiatement l'usinage », détaille Mathias Zavratnik.

Tibor Makra raconte : « Les techniciens applications et service de Walter Meier sont très compétents. Dès le premier appel, ils savent souvent exactement ce qu'il faut faire. Dans le meilleur des cas, nous pouvons résoudre le problème directement sur place, car nous connaissons maintenant très bien nos machines. Et si les techniciens de Walter Meier doivent intervenir, ils sont généralement là le jour même, ou au plus tard le lendemain. La collaboration est vraiment exemplaire. » Mathias Zavratnik commente : « Pouvoir réaliser une solution de production pour une institution sociale comme iwaz est particulièrement gratifiant pour nous. On voit ici que la fabrication bénéficie directement à des personnes en situation de handicap, qui dépendent du soutien de notre communauté. C'est un aspect très touchant. Si le nouveau Nakamura-Tome MX-100 permet à iwaz de décrocher de nouveaux contrats, chaque commande supplémentaire représente à mon sens une victoire, en particulier pour les collaborateurs de iwaz. » Ce sur quoi Thomas Streit conclut : « Mathias ne pourrait pas mieux le formuler. Travailler chez iwaz Production est extrêmement enrichissant pour nous, les spécialistes. L'aspect social et l'expertise technique sont tous deux réunis ici. C'est pour nous la combinaison parfaite. » MSM

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