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Mission :
Axzion est un fabricant de matériel de charge. La société distribue et produit des treillis, crochets pour bobine, pinces et tenailles. Dans la catégorie des traverses, Axzion propose également des palonniers en H, des traverses extensibles, des portiques et différentes traverses.

Solution :
portail pour le soudage de composants jusqu'à une longueur de 10 m et d'un poids maximal de 5 000 kg. Il fallait que le robot puisse travailler à la fois avec un fil simple et avec une torche tandem. Il était également nécessaire que le système puisse être programmé hors-ligne.

Résultat :
Le robot ARC Mate réalise les cordons de soudage des éléments de préhension avec efficacité et un gain d’économie à deux chiffres par rapport au soudage manuel. Les délais de livraison se sont améliorés depuis l'utilisation du robot. Grâce à la torche tandem, le robot est capable de produire près de 11 kg par heure à des vitesses d'alimentation en fil entre 11 et 13 m/s. Les meilleurs soudeurs atteignent 15 kg par jour.

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Un soudage automatisé grâce à FANUC

Solidement soudé

Le robot ARC Mate est utilisé dans la fabrication de matériel de levage

Lors de l'utilisation du matériel de levage Axzion, la perfection doit être au rendez-vous. En effet, lorsqu'il s'agit de poser au fond de l'océan les fondations de parcs éoliens off-shore qui pèsent des centaines de tonnes, pas le droit à l'erreur. Les soudures de ces éléments de préhension sont réalisées avec un robot ARC Mate FANUC à faible encombrement .

Son niveau d'efficacité est tel que par rapport aux soudures manuelles les économies effectives obtenues atteignent un pourcentage à deux chiffres. Comme l'explique Ray Baumann, ingénieur en soudage chez Axzion, à Neustrelitz : « Au minimum, nous récupérons les coûts de notre crédit-bail pour ce système. » Ce point positif est la conséquence d'un haut niveau de technologie exigé dans le domaine du soudage et de la décision de faire appel à un système de soudage ultra-performant grâce aux robots FANUC.

Au cœur de la production à Neustrelitz, on trouve le matériel de levage et les bâtis de transport de grandes dimensions. Ces bâtis sont par exemple nécessaires pour le transport en toute sécurité de pales de rotor pour les éoliennes terrestres et au large. Les préhenseurs sont l'un des éléments les plus impressionnants du matériel de levage, ils servent à lever des tubes utilisés pour la construction d'éoliennes au large, qui sont saisis dans les navires de transport pour être placés sur le « chantier ». Ces tubes peuvent avoir un diamètre de six mètres et une longueur de 30, 40 voire 60 mètres. Ce type de matériel de levage est souvent unique, Axzion bénéficie d'une réputation de qualité dans le secteur. Ces structures spéciales et éléments uniques représentent environ 40 pourcent de la production. Le développement, la conception et l'intégralité de la production ont lieu chez Axzion, notamment en raison de la certification nécessaire selon EN 1090-2 EXC 3 et DIN EN ISO 3834-2. Les traverses classiques et renouvellements de commandes représentent les 60 pourcents restants. Ray Baumann abonde : « Ce sont des produits classiques pour nous. »

La disponibilité de ces traverses dans des délais très courts, à peine deux semaines et demi selon M. Baumann, est également rendue possible par l'utilisation de robots dans la production.

Voici un élément intéressant de l'histoire de la société : le fondateur et associé Ehnimb est à l'origine d'un véritable tournant dans l'histoire de l'automobile. C'est en effet lui qui a inventé la ceinture de sécurité, développée au départ pour le constructeur Volvo.

Suite à une expérience précédente avec un robot soudeur Cloos, Axzion s'est mis à travailler avec un nouveau système en 2016, installé par l'intégrateur de systèmes H. Euen GmbH, basé à Berlin. Axzion n'avait que quelques critères : il fallait un système d'outillage pour le soudage de pièces jusqu’à 10 m de longueur et d'un poids maximal de 5 000 kg. Il était aussi nécessaire d'utiliser une source de courant de soudage EWM pour le soudage automatique. Les meilleurs résultats avec le soudage manuel ont été réalisés avec la méthode EWM « forceArc ». Un autre aspect a motivé le choix d'une alliance EWM/FANUC : Toutes les autorisations (WPQ) pour les procédés de soudage ont été délivrées sur la base des sources de courant EWM, les procédés correspondants ont été certifiés, il était donc préférable de conserver cette technologie et de la développer avec l'expérience.

Pour le travail à réaliser chez Axzion, il était important que le robot puisse fonctionner avec des torches à fil simple et des torches tandem. Axzion n'a pas indiqué de marque de robot particulière. 

Ray Baumann décrit : « Il fallait également que le système puisse être programmé hors-ligne. Et c'est une chose que Euen nous a fournie. »

Pourquoi FANUC ?

C'est l'intégrateur de systèmes qui a choisi le FANUC ARC Mate 120iC/12L. Le modèle suivant, le 100iD, était déjà disponible au moment de son choix, mais il n'existait qu'en version standard, et pas encore en version bras long. Le logiciel « ARC Tool » utilisé est la dernière version en date.

Le robot est suspendu à une traverse d'une longueur de dix mètres.

Le dispositif de positionnement sur lequel les éléments de travail sont fixés et peuvent tourner est de grande dimension. La traverse et les axes de rotation sont directement intégrés dans le contrôleur du robot comme axes servo, et peuvent être commandés par le R-30iB. Ray Baumann considère que le contrôle de l'axe de rotation de la pièce à souder est « très délicat ». Bien que le centre de gravité se trouve hors de l'axe de rotation, l'axe tourne de manière totalement régulière, ce qui permet au robot de soudage d'effectuer son travail de manière régulière. M. Baumann ajoute : « C'est là que Euen a fait un excellent travail. »
L’ARC Mate monté sur rack travaille depuis le dessus pour une conception compacte.

Ce système peut souder des pièces d'un poids maximal de 5 000 kg.

M. Baumann explique : « Nous ne réalisons pas de soudage hors position. » Presque toutes les lignes de soudures sont réalisées aux positions PA et PB. À cet effet, une torche à fil simple ou une torche tandem peut être utilisée sur le robot. Ces torches se trouvent sur un dispositif de commutation du portail. Deux stations de nettoyage de torche respectives sont installées. Un cycle de nettoyage de torche est réalisé sur la torche tandem toutes les heures.

Une grue d'intérieur sert à placer la pièce pré-plaquée sur le plateau tournant. Plusieurs supports, éléments de maintien et pinces maintiennent la pièce pour qu'elle puisse être soudée sans être déformée. Par sécurité, Ronny Hahn, opérateur, ajoute parfois un point de soudure. Après tout, il ne faudrait pas que l'accès du robot à la pièce soit gêné par les éléments de maintien. L'opérateur doit donc s'assurer que la disposition des pinces de maintien permette au robot d'accéder à la ligne de soudage avec le meilleur angle d'incidence possible de la torche.

Les plaques d'acier plus épaisses, c'est-à-dire de plus de 30 mm pour Axzion, sont préchauffées à environ 100 à 130 °C.

Ray Baumann constate : « Nous allons de plus en plus dans la direction des aciers laminés thermomécaniquement. » L'avantage de ces feuilles, c'est que les plaques de moins de 60 mm d'épaisseur n'ont pas besoin d'être préchauffées. « C'est très important pour le soudage automatisé. »

En bref

La vitesse de fonte avec une torche à fil simple est d'environ 5 kg de fil par heure. Avec une torche tandem, le robot peut atteindre jusqu'à 11 kg par heure avec une vitesse de consommation de fil située entre 11 et 13 m/s. Les meilleurs soudeurs atteignent 15 kg de fil par journée de travail. C'est l'un des avantages de ce robot.

Les traverses simples sont désormais soudées de manière entièrement automatique, sans surveillance nécessaire.

De toute façon, si un problème survenait, Ronny Hahn, qui a beaucoup d'expérience, le remarquerait au bruit de la torche. Mais que veut dire « simple », chez Axzion ? Selon Ray Baumann, « Plusieurs mètres de soudage en ligne droite et un niveau d'automatisation de 85 pourcent » est un niveau optimal. Il estime qu'un autre critère est déterminant pour l'automatisation du soudage : « Le niveau de programmation ne doit pas dépasser 20 pourcent du temps de traitement. » D'après lui, seul le cas où plusieurs pièces identiques doivent être soudées justifierait d'y consacrer plus de temps.

Pendant que le robot travaille sur une partie du système, l'autre partie peut être équipée de composants qui ne sont pas trop grands, ou bien la prochaine pièce à souder peut être plaquée. 
Le robot ARC Mate de FANUC a parfois besoin d'un peu d'aide et de surveillance de la part de Ronny Hahn. En observant le déroulement du traitement à travers ses lunettes de soudage, Ronny peut améliorer l'angle d'incidence de la torche si besoin, ou aider le capteur de ligne de soudage à l'aide de l'outil manuel de programmation iPendant. 
Une question se pose encore : un système avec une traverse aussi grande n'aurait-il pas pu être équipé de deux robots, comme un système à deux bras, dès le départ ? Pour les composants les plus grands, le temps de traitement pourrait être considérablement réduit si deux robots réalisaient une soudure parallèle. 
Ray Baumann reconnaît que cette possibilité a été abordée en amont : « On pourrait ajouter beaucoup de choses à ce système. Mais pour l'instant, nous voulons continuer à acquérir de l'expérience et progresser en fiabilité de processus. Ensuite, nous passerons au niveau supérieur. » Après tout, il faut aussi respecter les budgets. Il faut aussi que le reste de la production et la fabrication puissent suivre cette augmentation de capacité. Mais un élargissement n'est pas exclu, selon M. Baumann. Contrairement à un robot de manutention simple, il faut aussi du personnel qualifié qui s'y connaisse, à la fois en programmation et en soudage.

Ray Baumann, ingénieur en soudage chez Axzion, à Neustrelitz 

À propos de Axzion

Des lignes de soudage solides et fiables sont nécessaires partout, y compris chez Axzion, fabricant de matériel de levage basé à Neustrelitz, en Suisse. Les charges qui dépassent les 1 000 tonnes sont déplacées avec leurs pinces et traverses de levage.