L'unité de cintrage de tubes entièrement automatisée combine les processus en amont et en aval, alliant rapidité, précision, répétabilité et sécurité. Bien que cette intégration puisse profiter à tout fabricant, elle est particulièrement intéressante pour ceux qui évoluent dans le secteur naissant mais concurrentiel de la production de véhicules électriques.
Les véhicules électriques ne sont pas une nouveauté. Au début du XXe siècle, avec l'arrivée des véhicules électriques, à vapeur et à essence, la technologie des véhicules électriques représentait bien plus qu'un marché de niche. Si les moteurs à essence ont dominé cette période, la technologie des batteries est de retour et s'est imposée durablement. Alors que de nombreuses villes à travers le monde annoncent des interdictions futures des véhicules à moteur thermique et que de nombreux pays font part de leur intention d'interdire leur vente, les motorisations alternatives domineront l'industrie automobile. Ce n'est qu'une question de temps.
Les chiffres de vente montrent que les véhicules fonctionnant aux carburants alternatifs gagnent du terrain depuis des années. Selon l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA), le marché américain des véhicules électriques, des véhicules hybrides rechargeables (PHEV), des véhicules à pile à combustible et des hybrides autres que les PHEV représentait 7 % du total en 2020. Ce marché était quasi inexistant il y a 20 ans. Les chiffres de l'Autorité fédérale allemande des transports automobiles sont éloquents : la part des véhicules à motorisation alternative parmi les nouvelles immatriculations en Allemagne entre janvier et novembre 2021 avoisine les 35 %. Durant cette période, la part des véhicules électriques à batterie (VEB) s'élevait à environ 11 %. Concernant les voitures particulières, la croissance des véhicules électriques neufs en Allemagne est particulièrement marquée. Dans ce segment, la part des VEB parmi les nouvelles immatriculations de voitures particulières était de 6,7 % pour l'année 2020. De janvier à novembre 2021, cette part a fortement progressé pour atteindre plus de 25 %.
Cette évolution entraîne des changements radicaux pour les constructeurs automobiles et l'ensemble de leur chaîne d'approvisionnement. La construction légère est un thème central : plus un véhicule est léger, moins il consomme d'énergie. Cela permet également d'accroître son autonomie, un facteur crucial pour les véhicules électriques. Cette tendance a aussi modifié les exigences en matière de cintrage de tubes, avec une demande croissante de composants compacts et performants, notamment des tubes à parois minces en matériaux haute résistance. Cependant, les matériaux légers comme l'aluminium et les plastiques renforcés de fibres de carbone sont souvent plus coûteux et plus complexes à mettre en œuvre que l'acier traditionnel. Parallèlement, on observe une forte augmentation de l'utilisation de formes non rondes. Les structures légères nécessitent de plus en plus des formes complexes et asymétriques, avec des sections transversales différentes.
Une pratique courante dans l'industrie automobile consiste à cintrer des tubes ronds et à les hydroformer pour leur donner leur forme finale. Ce procédé fonctionne pour les alliages d'acier, mais peut s'avérer problématique avec d'autres matériaux. Par exemple, le plastique renforcé de fibres de carbone ne peut être cintré à froid. De plus, l'aluminium a tendance à durcir avec le temps. Ainsi, les tubes ou profilés en aluminium sont difficiles, voire impossibles, à cintrer quelques mois seulement après leur fabrication. Par ailleurs, si la section transversale souhaitée n'est pas circulaire, il est beaucoup plus difficile de respecter les tolérances prédéfinies, notamment avec l'aluminium. Enfin, le remplacement des câbles en cuivre traditionnels par des profilés et des barres en aluminium pour la conduction du courant est une tendance croissante qui représente un nouveau défi en matière de cintrage, car les pièces sont isolées et ne risquent pas d'être endommagées lors de cette opération.
Le passage aux véhicules électriques entraîne des changements dans la conception des cintreuses de tubes. Les cintreuses standard traditionnelles, aux paramètres de performance prédéfinis, cèdent la place à des machines spécifiques à chaque produit, adaptables aux besoins des fabricants. Les performances de cintrage, les dimensions géométriques (rayon de courbure et longueur du tube, par exemple), l'espace d'outillage et le logiciel sont tous ajustés pour mieux correspondre aux exigences spécifiques du processus et du produit du fabricant.
Cette transition est déjà en cours et ne fera que s'accentuer. Pour que ces projets aboutissent, le fournisseur du système doit posséder l'expertise nécessaire en matière de technologie de pliage, ainsi que les connaissances et l'expérience requises en conception d'outils et de procédés, qui doivent être intégrées dès la phase de conception de la machine. Par exemple, la production de profilés en aluminium de sections transversales variées exige des outils aux formes complexes. Par conséquent, le développement et la conception optimisée de ces outils revêtent une importance croissante. De plus, le pliage des composites à fibres de carbone (CFRP) nécessite un mécanisme qui applique une faible quantité de chaleur.
La pression croissante sur les coûts qui frappe l'industrie automobile se répercute également sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement. Des cycles de production courts et une précision extrême sont aujourd'hui plus importants que jamais. Les entreprises qui souhaitent rester compétitives doivent optimiser l'utilisation de leurs ressources. Cela concerne non seulement le temps et les matériaux, mais aussi les ressources humaines, notamment les employés clés de la production. Dans ce domaine, des processus conviviaux et fiables sont essentiels pour améliorer la rentabilité.
Les fabricants de tubes et les équipementiers qui réalisent la fabrication de tubes en interne peuvent réagir aux pressions constantes sur les coûts et autres contraintes en recherchant des machines hautes performances répondant précisément à leurs besoins. Les presses plieuses modernes doivent utiliser une stratégie technologique multi-étapes incluant des fonctionnalités telles que des outils de cintrage multi-rayons personnalisables, facilitant des cintres précis et aisés, même avec des tubes très courts entre les cintres. Cette évolution technologique du cintrage est particulièrement pertinente pour la fabrication de composants tubulaires à rayons multiples, de systèmes de cintrage imbriqué ou d'autres systèmes tubulaires complexes. Les machines permettant de réaliser des cintres complexes peuvent réduire les temps de cycle ; pour les fabricants à grand volume, même un gain de quelques secondes par composant peut avoir un impact positif considérable sur l'efficacité de la production.
Un autre élément clé est l'interaction entre l'opérateur et la machine. La technologie doit assister au maximum les utilisateurs. Par exemple, l'intégration de la rétraction de la matrice de cintrage – où la matrice et le bras oscillant fonctionnent indépendamment – ​​permet à la machine d'ajuster et de positionner des tubes de géométries variées pendant le cintrage. Un autre concept de programmation et de contrôle prépare l'arbre pour le cintrage suivant, pendant que le cintrage en cours est encore en cours. Bien que cela nécessite un contrôleur pour surveiller en permanence et automatiquement l'interaction des axes afin de coordonner leurs mouvements, cet effort de programmation offre des avantages considérables, réduisant les temps de cycle de 20 à 40 % selon les composants et la géométrie de tube souhaitée.
Face à l'essor des motorisations alternatives, l'automatisation est plus cruciale que jamais. Les fabricants de cintreuses de tubes doivent privilégier une automatisation poussée et la capacité d'intégrer des processus allant au-delà du simple cintrage. Ceci s'applique non seulement au cintrage de tubes en grande série, mais aussi, de plus en plus, à la production en très petite série.
Les presses plieuses modernes destinées aux fabricants à grand volume, telles que la CNC 80 E TB MR de Schwarze-Robitec, sont idéales pour répondre aux exigences des fabricants de la chaîne d'approvisionnement automobile. Des attributs tels que des temps de cycle courts et une efficacité élevée des ressources sont essentiels, et de nombreux fabricants s'appuient sur des options telles que l'inspection des soudures, la découpe intégrée et les interfaces robotiques.
Dans le traitement entièrement automatisé des tubes, les différentes étapes du processus doivent être fiables, sans erreur, répétables et rapides afin de garantir une qualité constante des résultats de cintrage. Les étapes de traitement en amont et en aval doivent être intégrées dans une telle unité de cintrage, notamment le nettoyage, le cintrage, l'assemblage, le formage des extrémités et la mesure.
L'intégration des équipements de manutention, tels que les robots, et des composants supplémentaires, comme les manipulateurs de tubes, est également indispensable. L'enjeu principal est de déterminer les procédés les plus adaptés à l'application concernée. Par exemple, selon les exigences du fabricant, un convoyeur à bande, un convoyeur à chaîne, un convoyeur élévateur ou un convoyeur pour matériaux en vrac peut constituer le système approprié pour un alimentateur tubulaire. Certains fabricants de presses plieuses facilitent au maximum l'intégration en proposant des systèmes de contrôle propriétaires fonctionnant avec le système ERP du constructeur.
Bien que chaque étape supplémentaire allonge la chaîne de processus, l'utilisateur ne subit aucun délai, le temps de cycle restant généralement constant. La principale différence en termes de complexité de ce système d'automatisation réside dans les exigences de contrôle rigoureuses nécessaires à l'intégration de l'unité de cintrage dans la chaîne de production existante et le réseau de l'entreprise. C'est pourquoi les cintreuses de tubes doivent être prêtes pour l'Industrie 4.0.
Globalement, l'intégration est primordiale. Il est essentiel que les équipementiers travaillent avec des constructeurs de machines possédant une vaste expérience dans le développement de machines compatibles avec les différents sous-systèmes d'un processus de fabrication entièrement automatisé.
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