L'atelier s'appuie sur toutes les technologies de fabrication les plus récentes
DP Tool & Machine Inc. à Avon, dans l'État de New York, pourrait être décrit comme l'exemple même d'un atelier d'usinage à façon actif, moderne et tourné vers l'avenir. Il s'agit d'un système qui incorpore et bénéficie d'un éventail bien équilibré des avancées technologiques les plus efficaces dans le domaine de la fabrication et de l'usinage. Il s'agit notamment de capacités d'usinage multitâches et à cinq axes, ainsi que d'une bonne dose d'automatisation et d'une certaine connectivité numérique.
Outre l'utilisation permanente des technologies de fabrication les plus récentes, l'autre stratégie commerciale clé de DP Tool est la standardisation de ses machines-outils et de son automatisation. La standardisation des machines et donc des plates-formes de commande confère à l'atelier cohérence et flexibilité. Il facilite également la maintenance des machines et raccourcit la courbe d'apprentissage des employés, leur permettant de passer d'une machine à l'autre en toute transparence et sans provoquer de goulots d'étranglement ou de perte de temps de production.
Les frères Peter et David Phillips dirigent DP Tool, l'entreprise créée par leur père en 1972. L'entreprise s'est développée, passant de la prise en charge de tous les travaux qui passaient la porte à plus de 100 clients répartis dans les secteurs de l'automobile, de l'alimentation et des boissons, de l'imagerie médicale, des sports mécaniques, des machines, du pétrole et du gaz, de la manutention et de la distribution d'énergie, ainsi que dans d'autres secteurs. En outre, la croissance se poursuit avec l'arrivée de nouveaux travaux de la part de clients existants et de nouveaux clients.
Selon les frères, ce qui différencie réellement DP Tool, c'est qu'il a tendance à laisser les travaux banalisés à d'autres ateliers, alors qu'il poursuit des travaux à haute valeur ajoutée impliquant des pièces complexes à tolérances serrées que la plupart des ateliers ne sont pas en mesure de produire de manière rentable. Les travaux ciblés pour DP Tool sont également ceux qui englobent généralement des familles de pièces nécessitant des livraisons en flux tendu. C'est ce type de travail - comme l'usinage de composants automobiles pour des véhicules spécialisés tels que le camion Ford Raptor et la Mustang Ford Shelby GT 500 - qui se prête bien aux nombreuses machines automatisées de l'atelier.
DP Tool possède plus de 50 machines-outils, toutes de marque Mazak. La gamme comprend des centres de tournage, des machines multitâches et des machines complètes à 5 axes, ainsi que des tours verticaux standard, des tours horizontaux et des tours verticaux de tournage.
Parmi les Mazak les plus récents, on trouve plusieurs machines INTEGREX multitâches, dont une i-300S, une j-200, une e-420H-S et une e-410H. Les machines verticales de l'atelier sont toutes à cône 40 et comprennent une nouvelle machine Mazak VARIAXIS i-700 dotée d'une capacité complète de 5 axes. La gamme de centres de tournage comprend un MEGATURN 900, des QUICK TURN NEXUS 250-MYs et -MSYs, des QUICK TURN NEXUS 350-MYs, un CYBERTECH TURN 4500M avec un magasin de barres de long alésage pour traiter des pièces jusqu'à 36" de profondeur et plusieurs machines MULTIPLEX automatisées avec des robots à portique.
Les machines que FED a choisi d'acheter permettent non seulement à l'entreprise de créer des composants trois fois plus vite, mais aussi cent fois plus précisément. "Le processus est extrêmement reproductible, et le logiciel et l'interface ont été phénoménaux pour nous", a déclaré Frank. FED se prépare à des productions beaucoup plus importantes. Frank explique qu'avant d'acheter les machines Mazak, ils ne pouvaient produire que dix unités de temps en temps. Avec l'arrivée des Mazak, l'entreprise peut désormais produire 300 unités et les vendre deux fois moins cher.
Les Mazak les plus récents de l'atelier sont sept centres d'usinage horizontaux HCN-5000, dont certains sont équipés des nouvelles commandes MAZATROL Smooth de Mazak. Les sept machines font partie d'un système d'automatisation Mazak PALLETECH HIGH RISE SYSTEM à deux niveaux. Elle est équipée d'un robot guidé par rail, d'une capacité de stockage de 60 palettes et du contrôleur de cellule Smooth PMC de Mazak, qui supervise toutes les opérations et aide DP Tool à tirer pleinement parti de l'extrême flexibilité de la cellule.
Une seule personne équipée du système d'automatisation PALLETECH peut parfois faire fonctionner les sept HCN-5000S en desservant les stations de chargement/déchargement et en assurant les changements d'outils nécessaires. Une prérégleuse programmable entièrement automatique et le logiciel Smooth PMC de Mazak. La flexibilité de la cellule permet à l'atelier de combler les hauts et les bas de la production par d'autres travaux, de sorte que le calendrier de la cellule reste bien rempli et que la production soit constante.
"Ce que nous faisons, c'est charger un travail de production, puis remplir tout l'espace disponible avec des travaux en flux tendu", explique Peter Phillips, président de DP Tool. "Nous consacrons généralement les gros volumes de travail à trois des HCN, tandis que les travaux de courte durée sont confiés aux quatre autres, dotés de magasins d'une capacité de 160 outils. La cellule est très flexible et nous pouvons la configurer pour répondre à nos besoins spécifiques, en exécutant certains travaux pendant la journée et d'autres pendant la nuit".
Sur ses MULTIPLEX automatisées, DP Tool ne se contente pas d'exécuter des travaux à haut volume - certains ne comportent que 10 ou 20 pièces, généralement sous la forme de familles de produits. Les opérateurs de ces machines automatisées se contentent d'alimenter les tables à portique en pièces brutes qui entrent dans les machines et en sortent complètes. Les opérateurs ne sont responsables d'aucune opération d'usinage, si ce n'est de changer les outils usés et d'effectuer des décalages si nécessaire. Ils sont toutefois responsables du contrôle de la qualité des pièces, ainsi que de la mesure et de la saisie des données dans un SPC. Ils effectuent également des travaux d'assemblage et de finition lorsque cela s'avère nécessaire.
"Pour nous, l'automatisation n'est pas une question d'argent, c'est une question de traitement des pièces", commente Phillips. "Chaque fois qu'une personne se penche sur une machine pour charger ou décharger une pièce, même si elle ne pèse que 15 livres, et qu'elle doit le faire toute la journée, des problèmes d'ergonomie se posent. Pour nous, il est donc toujours préférable d'avoir un robot ou une forme d'automatisation.
Outre l'optimisation de la production grâce à l'automatisation, l'atelier a mis en œuvre MTConnect et a récemment testé le protocole de communication standard sur un sous-ensemble de petites machines.
"Nous avons immédiatement reconnu sa valeur", a déclaré M. Phillips. "À ce stade, il ne s'agit pas seulement de collecter des données, mais aussi de donner à nos collaborateurs une plus grande visibilité sur leurs résultats opérationnels individuels. À terme, nous souhaitons disposer d'écrans dans tout l'atelier pour que chacun puisse mesurer la production de son service, puis utiliser ces données pour fixer et atteindre des objectifs afin d'éprouver un sentiment d'accomplissement. Nous mesurerons également une partie de l'utilisation et de l'efficacité globale des équipements (OEE)".
Presque tous les tours Mazak Multi-Tasking de DP Tool sont équipés d'un axe Y et d'une ou deux broches. Ces machines, ainsi que les machines verticales à 5 axes de l'atelier, permettent à DP Tool d'usiner un grand nombre, voire la totalité, des caractéristiques d'une pièce en une seule fois, afin de respecter des tolérances relationnelles extrêmement strictes. Ses machines INTEGREX, en particulier, offrent la souplesse nécessaire pour produire des pièces prismatiques - celles qui sont rarement envisagées pour une opération de tournage - à partir d'un stock rond afin d'éliminer la manipulation des pièces.
"Chaque fois qu'une machine s'arrête pour une intervention de l'opérateur, la durée peut varier", explique Phillips. "Il n'y a pas de cohérence. Et avec les Mazak, les pièces sortent des machines complètes avec une production DONE IN ONE. La qualité s'en trouve améliorée, car nous pouvons contrôler et garantir la précision du positionnement, la machine se chargeant de toute la manipulation des pièces".
Chez DP Tool, les pièces à usiner sont de forme ronde ou prismatique et sont fabriquées à partir de divers matériaux, notamment le cuivre, l'Inconel, les aciers inoxydables, le laiton, l'aluminium, la fonte ductile et les aciers à outils. Les dimensions typiques vont de pièces mesurant 0,500" de diamètre à des pièces de 36" de diamètre, avec des tolérances allant de ±0,001" à ±0,0003". Les opérations de traitement des pièces de l'atelier comprennent le tournage, le fraisage, le perçage et le filetage, ainsi que l'alésage profond et le tournage dur.
La taille des lots de travail peut varier d'une pièce à plusieurs centaines, mais la moyenne se situe généralement entre 15 et 20 pièces. La plupart des travaux de l'atelier, qu'il s'agisse d'un mélange élevé ou d'un faible volume ou d'une production à court terme, font partie de travaux récurrents. Au cours d'un mois, DP Tool peut expédier des pièces pour plus de 500 travaux.
"Pour notre type de travail, les Mazak facilitent et accélèrent la préparation des tâches", a déclaré David Phillips, vice-président de DP Tool. "Les nouvelles commandes MAZATROL Smooth, par exemple, sont beaucoup plus puissantes et nous permettent d'importer des fichiers de modèles de pièces et de créer des programmes de machine directement à partir de ces fichiers. Les contrôles réduisent considérablement le risque de mettre au rebut la première partie d'un travail". Il a ajouté que les magasins qui n'adoptent pas la technologie perdront rapidement du travail au profit de la concurrence qui l'a fait. "Lorsque nous intégrons un nouvel équipement, il doit être le plus récent, le plus fiable et le plus précis, ce qui est exactement ce que nous obtenons avec Mazak".