Freudenberg Sealing Technologies (FST) a installé à Morristown un nouveau système d’inspection visuel entièrement automatisé, renforçant ainsi son ambition d’une « qualité zéro défaut ». Moderne, ce système est capable de contrôler beaucoup plus rapidement des pièces de petite taille. Les machines développées et construites pour cela par les ingénieurs de l’entreprise sont plus petites, plus souples, plus efficientes et moins chères que les appareils de contrôle habituels.
Zéro défaut. Aucun compromis. Pour les sous-traitants du secteur automobile, ce niveau d’exigences est inscrit depuis longtemps à l’ordre du jour. Toutefois, les nombres de pièces augmentant, les formes des produits devenant de plus en plus complexes et les défauts étant de plus en plus sévèrement sanctionnés, la fourniture de pièces au plus haut niveau de qualité constitue aujourd’hui un défi bien plus grand encore.
« Nous ne pouvons pas nous permettre le moindre défaut », explique Robert Scavuzzo, Vice President Global Advanced Manufacturing Technology (AMT) chez Freudenberg-NOK Sealing Technologies. « Les clients exigent des pièces parfaites, sans exception. C’est à nous de remplir cette mission de manière efficiente et à des coûts modérés. »
Chez FST, ceci signifie actualiser en permanence les processus, réaliser à temps des investissements, et développer des technologies nouvelles, dont des systèmes d’imagerie modernes automatisés. Pour ceci, AMT a développé, en collaboration avec des ingénieurs de l’entreprise en Amérique du Nord et en Allemagne, un système de contrôle automatisé nouveau. La première installation a été mise en place début janvier au site de Morristown, une autre suivra bientôt.
NÉCESSITÉ D’AUTOMATISER
Début 2021, l’usine de Morristown reçut une commande de dix millions de joints cassettes par an pour un client du secteur automobile travaillant au niveau mondial. Pas le temps de fêter l’événement toutefois – il fallait préparer de manière structurée le lancement de la production afin de respecter le planning du client. Pendant la phase de fabrication des prototypes, les ingénieurs constatèrent que la technologie de contrôle existante ne pouvait ni maîtriser la forme complexe du joint, ni faire face à la vitesse du procédé de moulage par injection qui devait être mis en œuvre pour ces joints.
« Ces pièces constituent pour nous un défi incroyable », souligne Mike Vieth, Manufacturing Engineering Manager chez FST à Morristown. Non seulement ces cartouches sont extrêmement petites, mais aussi asymétriques, et elles présentent six surfaces d’étanchéité au lieu des deux surfaces habituelles. « Il était clair qu’il nous fallait un système de contrôle plus avancé que celui que nous utilisions jusque-là », raconte Mike Vieth.
L’équipe de Morristown utilise depuis quelque vingt ans des systèmes de contrôles automatiques courants, capables d’identifier certains défauts simples, tels que les ébarbures, les défauts de remplissage et les fissures, explique Jeff Ellenberger, Advanced Manufacturing Specialist qui travaille depuis 22 ans à Morristown.
En 2017, ces machines devaient être remplacées. À l’époque, Freudenberg engagea une coopération avec un autre constructeur afin de proposer un système de contrôle amélioré, associé à un logiciel et des lentilles spéciaux, capable de détecter également des fuites de matériau et autres défauts. « Ce fut un énorme pas en avant sur le plan technologique », se souvient Jeff Ellenberger. Toutefois, ses collègues et lui se rendirent compte que ceci ne serait pas suffisant pour satisfaire aux exigences toujours plus sévères des clients.
UNE DÉMARCHE EN ÉQUIPE
C’est à peu près en même temps qu’AMT développa sa nouvelle technologie d’imagerie. Le système de FST promettait d’être plus efficient, plus petit et moins coûteux que les appareils de contrôle visuels existant jusque-là. Le processus de développement fut dirigé par Dr Helmut Hamfeld, Senior Engineering Specialist AMT à Weinheim, assisté de Scott Sulhan, cadre ingénieur de Plymouth spécialisé dans la robotique et la construction mécanique.
Tous deux travaillèrent en étroite collaboration avec Jeff Ellenberger afin d’élaborer un système de contrôle répondant aux exigences du site de Morristown. Outre un vaste catalogue de spécifications, ils firent une liste de tous les défauts potentiels que pourrait présenter un joint et que le système devait donc être capable de détecter.
L’appareil programmé, l’équipe de Morristown envoya des pièces prototypes en Allemagne. Le résultat ? « Le système a identifié chaque défaut comme il doit le faire », résume Mike Vieth. « C’était étonnant. »
UN TIMING PARFAIT
« Helmut et Scott ont développé et construit un système de contrôle plus précis et plus souple juste au moment où nous en avions besoin », raconte Jeff Ellenberger. « Non seulement il a été facile de l’adapter à notre application, mais il est aussi nettement plus petit et moins coûteux. »
Scott Sulhan a construit ce banc d’essai à Plymouth à partir de près de 40 éléments différents. Envoyé en Allemagne pour contrôle, il le passa haut la main, avant d’être retourné à Morristown.
Cette machine ultramoderne du nom de FVision GP 50 associe une technologie d’imagerie exclusive à une automatisation poussée. D’une taille de 30 x 30 pouces seulement (sans l’alimentation et l’emballeuse), elle ne nécessite qu’un tiers de la place et des coûts des appareils de contrôle automatiques courants.
Freudenberg projette de mettre en œuvre la FVision GP 50 pour le contrôle d’un grand nombre de pièces de petite taille ( jusqu’à un diamètre de 50 millimètres), entre autres pour des joints, des ressorts et des joints toriques destinés à l’industrie automobile, fabriqués dans des matériaux et selon des procédés divers. Cette solution propre dispose d’une technologie d’imagerie inédite – y compris la faculté de s’adapter elle-même aux variations des processus – et peut supporter jusqu’à 4 caméras.
Grâce au design de la plaque de verre de la FVision GP 50, les caméras peuvent photographier les joints sous plusieurs angles à la fois – également de bas en haut – permettant d’éviter des manipulations inutiles. L’appareil désormais utilisé à Morristown peut procéder à plus de 20 contrôles différents de la surface, à une vitesse de jusqu’à dix pièces par seconde. Il fait la différence entre les défauts réels et les variations aléatoires du processus, causées par exemple par des encrassements ou poussières.
INDUSTRIE 4.0
La plupart des appareils de contrôle visuel de FST sont reliés à une base de données qui fournit en direct les informations relatives aux processus et aux machines, explique Robert Scavuzzo. Du point de vue de l’industrie 4.0, FVision GP 50 est le point de départ d’un système de production fermé, dans lequel les machines de moulage par injection sont surveillées et adaptées en permanence pour maintenir l’intégrité du produit et éviter tout défaut.
FVision GP 50 jouera un rôle important pour la standardisation des installations et des processus dans l’ensemble des sites de production. Robert Scavuzzo estime que les nouvelles machines pourront être mises en œuvre à cette fin dans environ 80 % des lignes de production de l’entreprise, et ce avec des modifications minimales de la conception et des fonctions de caméras, d’éclairage et de logiciel sur mesures, supportant les applications spécifiques.
« Des fournisseurs externes ne connaissent pas nos produits, nos processus de production et nos défis aussi bien que nous », explique Robert Scavuzzo. « Si nous profitons de nos propres ingénieurs et de nos propres scientifiques, ceci nous apporte un avantage décisif sur la concurrence. »
