Constellium repousse les limites de l’hydraulique pour accroître sa productivité
Constellium est un leader mondial de solutions aluminium innovantes et à forte valeur ajoutée destinées notamment aux marchés de l’automobile, l’aéronautique et l’emballage.
L’industriel a confié à Bosch Rexroth l’ensemble du lot hydraulique d’enfournement et de défournement de deux nouveaux fours installés sur son site de Neuf-Brisach dans le Haut-Rhin et destinés à réchauffer les plaques d’aluminium avant laminage.
L’objectif de ce projet était notamment d’augmenter la cadence d’enfournement/défournement des fours par rapport aux générations précédentes, afin d’accroître la capacité de production du site. Pour ce faire, il fallait être capable de pousser simultanément 36 plaques pouvant peser jusqu’à 20 tonnes chacune, soit une masse totale de 720 tonnes, à une vitesse supérieure à 30 mm/s, en gardant un alignement parfait entre les sabots de calage et les rails de guidage. Le système hydraulique devait donc associer puissance et précision.
Un projet mené de A à Z par Bosch Rexroth
Bosch Rexroth a assuré toute la maîtrise d’oeuvre du projet, prenant ainsi l’ensemble de la responsabilité sur l’installation hydraulique.
Nos équipes ont assuré la contractualisation des performances, la conception, le dimensionnement, la simulation, l’offre, la fabrication, la logistique de mise en place, l’installation, le tuyautage, la mise en service et la formation.
Des simulations poussées pour atteindre un objectif ambitieux
Notre outil de simulation SIMSTER a d’abord été utilisé en amont de la fabrication pour valider la conception et le dimensionnement des composants.
Mais il nous a également permis d’optimiser la régulation pour compenser un phénomène de stick-slip apparu pendant la phase de mise au point. Ce phénomène était dû à un frottement atypique des éléments mécaniques, qui rendait le système hydraulique naturellement instable pendant la phase de poussée en pleine charge. Il ne permettait pas d’atteindre la vitesse souhaitée par Constellium.
En intégrant dans SIMSTER la courbe de frottement issue de nos enregistrements sur le terrain, nous avons pu reproduire dans nos simulations le phénomène que nous avions observé et évaluer une nouvelle régulation qui nous a permis de supprimer les oscillations et d’atteindre les objectifs de vitesse. Le tout en impactant au minimum la production.
Retour d’expérience
Dès le démarrage du projet, Bosch Rexroth a affiché sa volonté de nous accompagner jusqu’à l’obtention des performances recherchées ; c’est ce que nous attendons de nos fournisseurs dans notre démarche d’innovation.
Nous avions conscience que nos objectifs étaient ambitieux et qu’ils ne seraient sans doute pas atteints dès la mise en service ; pour autant nous devions faire tourner cet outil industriel, même à moindre régime. Le recours à la simulation nous a permis de continuer à produire et de nous rassurer, à la fois sur la pertinence de l’analyse du problème et sur la robustesse de la boucle de régulation.
Des objectifs de performance dépassés
Le cahier des charges de Constellium stipulait un écart maximal entre les 2 vérins pousseurs de 20 mm et une vitesse de chargement minimale de 30 mm/s en pleine charge.
Grâce à la simulation et au développement d’une régulation spécifique, nous sommes parvenus à déplacer les plaques à la vitesse de 40 mm/s sans à-coup, avec une précision de positionnement (entre vérins) inférieure à un millimètre.
Le projet
- Conception et installation d’un système d’enfournement et de défournement de plaques d’aluminium sur deux nouveaux fours
- Objectifs : synchronisation parfaite des vérins, augmentation de la vitesse d’enfournement
Installation sur-mesure clé en main comprenant :
- Un lot de 12 vérins (5 à l’enfournement et 7 au défournement) en 8 dimensions différentes, dont 2 vérins pousseurs en section D450 X d320 et 2460 mm de course. Ces vérins ont été conçus spécifiquement pour l’application, avec notamment une tige capable de résister à une température de 650°C.
- 1 centrale hydraulique installée sur deux niveaux pour répondre aux contraintes d’espace du local technique. La centrale est composée d’un réservoir de 6000 litres et de 5 groupes électro-pompes, 4 actifs et un de secours. Chaque GEP comprend un moteur de 90 kW et une pompe A15 VSO de 175 cm³ pour assurer un débit maximum de 940 l/min, dont 800 dédiés aux 2 vérins pousseurs.
- 3 blocs de distribution hydraulique
- 1 commande numérique hydraulique permettant l’asservissement de position et de synchronisation des vérins pousseurs
Intervenants :
Maîtrise d’oeuvre du lot hydraulique : Bosch Rexroth
Maîtrise d’ouvrage : ATEIM
Résultats obtenus
- Ecart de position entre les vérins pousseurs < 1 mm
- Vitesse de chargement des plaques : 40 mm/s
Pour aller plus loin :
