Un fabricant de métaux de Pennsylvanie garde l'automatisation à l'esprit

Jun 22, 2023

Glen Zimmerman vérifie le calendrier de la plieuse de panneaux EBe de l'entreprise. Images : Prima Power

Les entreprises de fabrication de métaux à la recherche de la bonne personne dans leurs organisations ont été un défi constant au fil des ans. Bien sûr, il a été exacerbé récemment avec la hausse des salaires horaires dans d'autres secteurs économiques, tels que la restauration et l'hôtellerie, ce qui rend la concurrence pour les talents débutants encore plus intense.

Pour lutter contre cette tendance persistante, les fabricants de métaux ont tenté d'investir autant que possible dans l'automatisation des activités de fabrication dans leurs ateliers, libérant ainsi les employés pour s'attaquer à des travaux plus complexes. Pour certains, cependant, cela n'a pas été une nouvelle stratégie. Raytec Fabricating, par exemple, a vu l'écriture sur le mur pendant plusieurs années et a non seulement acheté une technologie de fabrication plus productive au fil des ans, mais a également prévu un avenir automatisé à chaque achat.

Les lecteurs de The FABRICATOR pourraient trouver le nom Raytec familier. L'atelier basé à New Holland, en Pennsylvanie, a été présenté en décembre 2020 car il venait de prendre possession d'une machine de découpe laser à fibre de 20 kW pour accompagner la machine de 15 kW qu'il possédait déjà. L'investissement dans la nouvelle technologie de découpe au laser est lié aux plans de croissance de l'entreprise. L'entreprise de fabrication avait vu son travail d'atelier se développer, mais elle était également occupée avec ses propres gammes de produits - des produits de construction, tels que des systèmes de gouttières, et des fabrications agricoles, telles que des chariots spécialisés pour peser les porcs. (L'usine New Holland gère les pièces en tôle pour ces segments de produits finaux, et la capacité de fabrication ailleurs prend en charge l'emboutissage et le profilage requis pour les produits de construction.)

Depuis que cette histoire a été publiée, Raytec a ajouté un laser à fibre Eagle de 30 kW de Fairmont Machinery, le fournisseur de ses deux machines de découpe laser précédentes. Glen Zimmerman, l'un des propriétaires de l'entreprise et fils du fondateur Raymond (le «Ray» de Raytec), a déclaré qu'il savait que les ébauches métalliques découpées au laser plus efficacement donnaient à son entreprise un avantage concurrentiel. Le timing lui a également permis de vendre le laser de 15 kW à un moment où il allait être très demandé sur le marché, de nombreux ateliers préférant s'abstenir de la course aux armements qui est devenue des capacités de découpe laser à haut kilowattage.

Mais toute cette puissance de découpe laser exerce une pression supplémentaire sur l'opération de pliage. Le simple fait d'ajouter des presses plieuses n'était pas la solution, car trouver des opérateurs de frein expérimentés, ou même quelqu'un qui pourrait être intéressé à apprendre à le faire, n'est pas si facile. C'est pourquoi l'entreprise a ajouté une technologie de pliage telle qu'une plieuse CNC, où la plupart des pièces les plus grandes et les plus difficiles sont désormais formées, et une cellule de pliage robotisée TRUMPF, qui est désormais le premier choix pour plier de petites pièces difficiles.

"Nous avons vite compris que nous devions poursuivre ce voyage [quand il s'agissait d'automatisation] pour réussir", a déclaré Zimmerman. « C'est à ce moment-là que nous avons cherché à ajouter un robot d'empilage [à la poinçonneuse/cisaille]. À l'époque, nous n'avions pas vraiment pensé au cintrage automatisé des panneaux, du moins jusqu'à ce que nous ayons eu l'opportunité de réaliser des travaux qui conviendraient bien à ce type de machine.

L'ajout d'une plieuse de panneaux à sa machine combinée poinçonnage/cisaillement Prima Power Shear Genius SGe8, achetée à l'origine en 2015, était une extension logique du plan initial de l'entreprise vers un avenir plus automatisé. Un robot d'empilage sur la machine combinée éliminerait les responsabilités de manutention et permettrait à l'opérateur de la machine de faire fonctionner une ou même deux autres machines. Le robot et une plieuse de panneaux connectée se sont traduits en un système où les pièces seraient découpées, poinçonnées et formées sans aucune interférence humaine. La première fois qu'une personne toucherait la pièce serait de manipuler la pièce finie à sa sortie de la plieuse à panneaux (ou de la poinçonneuse/cisaille si aucun formage n'était nécessaire).

En 2020, Raytec a décidé de poursuivre l'automatisation complète. Elle a installé une tour de 14 stations pour alimenter la cellule de poinçonnage/cisaillement, qui a remplacé un système unique de chargement et de déchargement de palettes ; une cintreuse EBe Express servo-électrique Prima Power ; un robot de prélèvement et d'empilage pour aider à la sortie des pièces du SGe ; et une station tampon entre les deux cellules pour garantir que les pièces s'écoulent sans heurt d'une station à l'autre.

Malgré son âge, la machine combinée poinçonnage/cisaillement est restée un candidat viable pour ancrer la nouvelle ligne de fabrication automatisée. Après tout, il s'agissait de l'une des premières cellules mises en place chez Raytec pour fonctionner de manière éteinte sans opérateur.

En particulier, Zimmerman a déclaré que la fonction de tri des pièces de la machine était quelque chose qui rationalisait la production. Le SGe a deux 30 x 60 pouces. des zones de dépôt pour les pièces de taille moyenne séparées du squelette et un convoyeur transversal qui capture les pièces plus petites et les livre à l'un des cinq bacs sous la table.

L'ajout de la tour de stockage des matières premières, reliée à la machine combinée poinçonnage/cisaillement, était quelque chose qui pouvait être fait assez facilement car il y avait de la place pour la placer près de l'équipement. Toute la ligne, cependant, allait devoir être planifiée avec précision.

Les pièces volumineuses et encombrantes peuvent désormais être envoyées à la nouvelle plieuse de panneaux de l'entreprise, où les formes sont fabriquées automatiquement sans qu'il soit nécessaire de manipuler manuellement les matériaux.

"Le défi consistait à rester à l'intérieur d'une longueur de l'usine déterminée par une porte de quai", a déclaré Fred Cooke, directeur des ventes de Prima Power. "Nous avons donc fourni des composants standard dans une configuration personnalisée."

Le SGe8 était un 14 pieds. format. De manière appropriée, le système de livraison feuille à feuille FLS1540 connecté à la machine et le système de robot de prélèvement/empilage pouvaient tous deux s'adapter à cette taille de pièce. Le dispositif de centre de cueillette qui alimente la cintreuse a autorisé 14 pieds. également des pièces, ouvrant la porte aux ébauches découpées au laser à traiter par le système de pliage.

La conception de la cintreuse de panneaux, cependant, devait être peaufinée. La conception de la cintreuse a été agrandie de 149,6 pouces à 153,5 pouces pour accueillir une pièce spécifique que Raytec fabriquait régulièrement.

Pour faire de la place pour tout, Zimmerman a déclaré qu'ils avaient déplacé certaines machines. C'était un ajustement serré pour toute la ligne, mais ils ont pu garder tout l'équipement du côté droit de la porte du quai.

La ligne est officiellement appelée PSBB (poinçonnage, cisaillement, tamponnage et pliage), et l'aspect tamponnage aide à rythmer la production afin que tout se déroule sans heurts sur la ligne. Par exemple, pour les pièces qui ne nécessitent pas beaucoup de poinçonnage ou de formage sur le SGe, le cisaillement peut dépasser très rapidement le robot d'empilage. Pour éviter cela, les pièces sont tamponnées après avoir été libérées du poinçon/cisaillement, où elles sont maintenues jusqu'à ce que le robot puisse empiler les pièces pour les préparer à alimenter la plieuse de panneaux ou pour les sortir si aucun formage n'est nécessaire.

"Le logiciel de programmation vous permet d'exécuter et de maximiser la production sans vous soucier d'un goulot d'étranglement potentiel dans le système", a déclaré Zimmerman.

Selon Zimmerman, une pile de pièces avant la plieuse n'est pas trop préoccupante car l'EBe peut fonctionner environ deux à trois fois plus vite que le poinçonnage/cisaillement, en particulier si les gaufrages ou les formes ascendantes font partie des activités sur le SGe.

Contrairement à une presse plieuse traditionnelle, une plieuse à panneaux ne nécessite pas d'opérateur pour manipuler la pièce. Un manipulateur de pièces prend la tôle amenée sur la table et la positionne entre des outils de maintien de flan, qui descendent ensuite et serrent la pièce en place, le matériau faisant saillie de l'autre côté.

Avec la tôle en place, les lames de cintrage de la machine par le haut et le bas se déplacent pour plier le métal. Pour la plupart des opérations, le mouvement de la lame de pliage, et non la forme des outils, détermine l'angle et le rayon de pliage finaux.

Plus le métal dépasse de l'outillage - une zone de la machine appelée la gorge - plus la bride résultante sera haute. Plus la gorge est profonde, plus la bride est haute. La hauteur de pliage maximale sur la plieuse à panneaux est d'environ 8 po.

Bien qu'il s'agissait d'un ajustement serré, Raytec a placé sa nouvelle ligne de poinçonnage/cisaillement/pliage de panneaux proprement d'un côté de son installation.

Zimmerman a déclaré que bien que l'EBe ne puisse pas tout gérer, comme les pièces très étroites, qui n'offrent pas assez d'espace pour que le manipulateur de pièces puisse s'y saisir et ne soient pas assez larges pour s'étendre au-delà des outils de support de flan, c'était un outil très polyvalent, traitant une grande variété de travaux. Elle produit des pièces dont la taille varie de portes à 13 pieds. panneaux, régulièrement au cours d'un quart de travail.

Toute la ligne PSBB est occupée par une seule personne. Zimmerman a ajouté qu'en plus des améliorations de productivité et de cohérence, l'ensemble de la ligne a conduit à une opération beaucoup plus sûre car personne n'est obligé de manipuler le matériau jusqu'à ce qu'il sorte de la plieuse.

"Il a fallu un niveau d'expérience différent au départ du côté de la programmation, mais les résultats en valent la peine. Vous pouvez dicter les résultats d'une manière beaucoup plus prévisible et contrôlée depuis le bureau qu'avec les méthodes de fabrication traditionnelles", a déclaré Zimmerman. "Vous n'avez pas à vous fier à l'expertise ou aux compétences d'un opérateur."

La plieuse de panneaux a non seulement ouvert la capacité de formage de Raytec, mais également des portes vers de nouvelles opportunités commerciales.

« Du côté de nos clients, nous cherchions des moyens de saisir les opportunités manquées. L'une d'entre elles que nous avons constatée était qu'il y avait très peu de lignes de pliage de panneaux intégrées, voire aucune, sur le marché des ateliers. Ce qui nous a permis de faire était d'ouvrir le marché des petits et moyens volumes pour avoir des capacités de pliage de panneaux entièrement intégrées sur le marché des ateliers, où ce marché n'aurait normalement pas accès à cette technologie », a déclaré Zimmerman.

Avec sa nouvelle ligne automatisée en opération, on pourrait s'attendre à ce que Raytec prenne un moment pour analyser l'impact du nouvel investissement, mais ce n'est pas le cas. Le fabricant de métaux va de l'avant avec l'agrandissement de son site actuel de 46 000 pieds carrés. facilité.

Zimmerman a déclaré qu'un 18 000 pieds carrés. l'ajout devrait être terminé à la fin du printemps ou au début de l'été, suivi d'un autre 28 000 pieds carrés plus tard cet été. Raytec doublera sa taille d'ici l'automne de cette année.

"Nous voulons étaler un peu certaines de nos opérations pour les rendre plus efficaces", a-t-il déclaré.

Les deux machines de découpe laser seront déplacées dans la première addition. Les deux machines seront connectées à des tours automatisées de stockage et de récupération des matériaux, ce qui leur permettra de maximiser le temps de coupe et de réduire davantage la main-d'œuvre.

Avec cette dernière expansion du bâtiment, Raytec cherche à intégrer éventuellement un système de coupe à longueur alimenté par bobine à la ligne de poinçonnage/cisaillement/pliage de panneaux. Zimmerman a ajouté que l'atelier prévoyait de déplacer le système de poinçonnage/cisaillement existant et de le remplacer par un modèle plus récent. La machine combinée poinçonnage/cisaillement autonome serait alors associée à une tour de matériaux pour un fonctionnement ultérieur sans surveillance. La cellule agirait comme une sauvegarde pour le découpage et la formation de petites pièces.

Les plans d'automatisation ne s'arrêtent pas là. En raison de la capacité de Prima Power à intégrer et à créer des systèmes entièrement automatisés rétrocompatibles, un système de stockage et de récupération automatisé des matériaux Night Train FMS est considéré comme la dernière étape pour lier réellement la cellule de poinçonnage/cisaillement autonome et la ligne de poinçonnage/cisaillement/pliage de panneaux.

"Notre objectif est de pouvoir passer de la bobine à la feuille dans n'importe laquelle des machines, passer du stockage de feuilles au poinçon sur n'importe laquelle des machines, puis remettre la pièce poinçonnée dans le train de nuit pour le stockage", a déclaré Zimmerman.

À l'heure actuelle, Raytec emploie environ 14 personnes à la tête de ses opérations de fabrication de métaux. Ce nombre ne changera pas de façon spectaculaire avec l'investissement dans une automatisation plus poussée.

Zimmerman ne peut pas prédire l'avenir, mais il sait que Raytec doit continuer à améliorer sa productivité et sa flexibilité sans nécessairement ajouter de main-d'œuvre à l'avenir. C'est le plan depuis un certain temps et continuera de guider l'entreprise à court terme.