La fabrication additive offre un potentiel considérable en liberté de conception et en perspectives de différenciation. La réussite de son industrialisation tient dans la maitrise des données et du flux opérationnel. Maillons essentiels de la chaîne, la commande numérique et le système de motion control sont un levier d’optimisation important.

Un hardware performant pour un traitement des données sans faille

Des pièces métalliques aux formes et aux propriétés plus complexes : l’ajout de matière libère des possibilités jusqu’ici limitées par les procédés conventionnels. Par exemple la réalisation de structures en treillis permet de réduire le poids des pièces. Des améliorations peuvent être apportées à des pièces existantes comme l’ajout de fonctions ou la réparation.

Le résultat de la fabrication additive dépend en grande partie des performances de la commande numérique et du système de motion control. Plus elles sont élevées, plus rapides sont la vitesse de calcul des données 3D dans la commande numérique ainsi que la collecte et le traitement des données de process en temps réel. Cette vitesse d’exécution du programme nécessite les temps de cycle les plus courts.

La commande numérique MTX de Rexroth y parvient en combinant un processeur haute performance à deux cœurs et une intelligence décentralisée, ce qui permet des temps de réaction brefs. La machine est ainsi en mesure de réaliser beaucoup de tâches supplémentaires. La planification, la programmation et la mise en service de tous les composants du système s’effectuent de manière standardisée via le logiciel d’ingénierie IndraWorks.

Pièce produite par fabrication additive, avant et après usinage de précision dans la même machine,
à l’aide de techniques d’enlèvement du métal (Source : J.G. WEISSER SÖHNE GmbH & Co. KG)
Cette technique hybride offre une haute qualité de finition

Précision de commande : le logiciel fait toute la différence

Pour piloter précisément le dépôt de matière additive et l’influer aisément avec des variables de process, le logiciel de commande doit lui aussi être particulièrement puissant.

Celui de la commande MTX inclut des fonctions de commande numérique dédiées à la fabrication additive :

  • Commande intelligente de la température
  • Commande intelligente d’une simulation 3D en ligne à reconnaissance de collision
  • Visualisation automatique du temps de fabrication, du positionnement et de la course de la tête d’impression

Le code G standardisé de la commande MTX est pris en charge par tous les logiciels de tranchage.

Numérisation du flux opérationnel

Un autre axe de développement essentiel est la numérisation du flux opérationnel avec ses tâches classiques :

  • Configuration de l’impression
  • Gestion des tâches
  • Surveillance de la machine incluant la modification du process en ligne ou le contrôle de l’intralogistique.

Pour cela, la commande numérique ou le système de motion control doivent pouvoir s’interfacer avec les autres programmes impliqués (par exemple CAO/FAO ou simulation) via l’open source. La commande numérique MTX dispose d’une architecture ouverte avec l’interface Open Core Interface.

Les opérateurs de la machine peuvent ainsi intégrer leurs flux opérationnels aisément. En pré-production, les avantages sont nombreux, notamment la simulation matérielle ou la certification des paramètres liés à la qualité. Le système s’intègre directement dans les environnements de simulation en tant que « composante matérielle dans la boucle ».

Efficace, intelligente et connectée : la commande numérique MTX de Rexroth
(Source : Bosch Rexroth AG)

La fabrication additive industrielle en pratique 

Norsk Titanium AS démontre à quel point la fabrication additive industrielle peut être efficace. Le leader mondial des technologies de fabrication additive pour le titane de qualité aérospatiale a créé la première installation de fabrication additive à l’échelle industrielle.

Dans ses machines Rapid Plasma Deposition™, la commande numérique MTX pilote non seulement des brûleurs à plasma, mais aussi dix axes asservis pour produire des composants et transporter ou manipuler le fil de titane. Elle optimise également le process en temps réel en évaluant les capteurs et en calculant les valeurs de correction.

Après sa participation à plus de cent projets de groupe pour la fabrication additive, Bosch Rexroth a mis son expérience à la disposition de Norsk Titanium AS. Ce, avec la fourniture de toute sa technologie de mouvement : contrôleurs d’axes, modules d’alimentation, moteurs et guidages linéaires à mesure intégrée haute précision IMS.

Le constructeur de machines-outils Weisser a présenté sa machine de fabrication additive pour la première fois sur les salons EMO 2017 et Metav 2018.

Équipée d’une unité de soudage additif par friction (AFW), cette machine permet de déposer de fines couches métalliques sur les métaux, puis de les usiner avec précision à l’aide de techniques d’enlèvement. Le contour fini de la pièce est obtenu avec une utilisation minimale de matière. Cette technologie bénéficie également de l’architecture ouverte de la commande numérique avec l’interface utilisateur directement intégrée au pupitre de commande tactile multipoint.

Multifonctionnelle, la machine de fabrication additive de Weisser permet de réduire
la consommation de matière (Source : J.G. WEISSER SÖHNE GmbH & Co. KG)

Vers une production de masse 

Grâce à des solutions d’automatisation performantes et connectées, les machines de fabrication additive peuvent être suffisamment rapides et fiables pour une utilisation dans la production de masse.

Les partenaires expérimentés en systèmes, comme Bosch Rexroth, peuvent aider les constructeurs à acquérir le savoir-faire nécessaire. Ce, à travers une assistance d’ingénierie et d’application, mais également des technologies complémentaires telles que l’entraînement décentralisé ou la technologie linéaire avec des systèmes de capteurs intégrés.

Fabrication additive et usine du futur

L’amélioration de la productivité et de la qualité est au cœur des défis de l’usine du futur. Sa mise en œuvre passe notamment par la connexion horizontale et verticale des machines avec des systèmes informatiques voisins et de niveau supérieur. Bosch Rexroth s’appuie sur les normes ouvertes et les leviers d’I4.0, entre autres :

OPC UA et fonctionnalité serveur/client totale :

  • Optimisation des process, des temps de cycle et de la consommation d’énergie grâce à leur évaluation temps réel
  • Maintenance prédictive grâce aux algorithmes intelligents de commande et d’entraînement

Intelligence décentralisée et entraînement sans armoire :

  • Production modulaire et flexibilité accrue
  • Réduction des temps de réglage
  • Réduction des temps d’installation

La prochaine étape devrait être la décentralisation du système de commande avec l’hébergement et la réception de ses programmes depuis le cloud en fonction des besoins.

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