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13 january 2016 | La Revue POLYTECHNIQUE 11/2015 | Machine tools

Le laser à fibre en tôlerie

Edouard Huguelet

Ce reportage présente deux applications différentes de la technique du laser à fibre dans le domaine de la tôlerie. La première a trait à des applications en tôlerie de précision, notamment avec l’utilisation d’un robot de soudure, la seconde concerne un centre de découpage au laser à fibre.
Dans divers domaines, le laser à fibre assure des solutions satisfaisantes pour les matériaux difficiles, tels que l’aluminium, le cuivre ou autres matériaux ou alliages fortement réfléchissants. À cet effet, Amada a réalisé un système robotisé de soudure par laser à fibre sur base de robot Fanuc, en l’occurrence la série FLW (FLW pour «Fibre Laser Welding»). Une telle machine est en exploitation chez IAR Laser – Mécanique SA à Echallens.

 
Robot de soudure complet, avec table de travail et axe support linéaire.


L’antre du Minotaure
Le robot de base lui-même (un modèle de structure classique à six axes M-710iC/50 du constructeur japonais) est doté d’une tête de soudage Amada à fibre optique fonctionnant sans ou avec apport de fil de soudure. Le robot est monté sur un banc formant un axe linéaire et est complété par une table de positionnement à deux axes destinée à recevoir les posages des pièces à souder.
 
Console de commande de l’installation robotisée.


L’ensemble est disposé dans une cabine de protection comportant un inter-verrouillage de la porte d’accès en accord avec les réglementations de sécurité en vigueur et une caméra vidéo. Pour ces raisons, l’opération de soudage se déroule donc de façon entièrement automatique dans la cabine, sans présence humaine. Le terminal de l’opérateur, situé à l’extérieur, comporte également un écran vidéo servant à suivre visuellement le processus. On ne peut s’empêcher de penser au célèbre Minotaure de l’antiquité confiné dans son labyrinthe.
 
Machine de découpe laser au CO2 et cisaille à tôle.


Tête de soudage et commande numérique dédiée
La nouvelle tête de soudage (et non celle du Minotaure) est équipée d’un système appelé «Weawing», qui autorise la soudure lorsque l’écart entre deux pièces à assembler est important ou lors d’utilisation de fil d’apport. Le mouvement nécessaire à cette opération est réalisé par une lentille en rotation, sans que les axes du robot ne soient sollicités. Le point focal s’ajuste automatiquement sur la zone active, permettant par exemple le soudage d’aboutage et de finition des angles, par focalisation sur une zone large.
 
Presse plieuse.


L’ensemble est piloté par une commande numérique originale Amada avec fonction de programmation automatique par apprentissage, assurant le téléchargement des fichiers CAO, la visualisation des informations de l’installation et le pilotage des paramètres de processus. Quelques particularités découlant de l’application: compensation de la déviation de trajectoire, stockage des enregistrements relatifs aux informations de point de compensation pour l’activation de la compensation automatique. Le logiciel de programmation hors ligne FLW-CAM, utilisant une interface particulièrement intuitive, sert à programmer le robot en temps masqué.
«Le soudage au moyen de ce système robotisé permet d’obtenir des pièces assemblées de façon particulièrement propre et précise, ne nécessitant en principe pas d’opération de finition ultérieure», précise Patrick Schmid, directeur d’IAR.
 
Exemples de production chez IAR.


Toutes les opérations
Outre cet équipement de soudure, IAR dispose également d’une installation de découpe au Laser CO2 d’Amada Lasmac LC 1212 pour la découpe de pièces de plus grandes dimensions, d’un laser YAG 400 W comportant un robot et une table X-Y pour la découpe de matériaux fins (épaisseurs de matériau dès 0,01 mm), d’une plieuse HFE 2001-3 et d’une cisaille pour tôles jusqu’à 3 m de largeur, toutes deux réalisées par Amada également. Autres équipements: une poinçonneuse-grignoteuse, un équipement traditionnel de soudure TIG, MIG-MAG et brasage, un atelier mécanique pour les opérations d’usinage avec enlèvement de copeaux et une installation de thermo-laquage. Bref, la tôlerie fine de A à Z.
 
Centre d’usinage au laser à fibre Amada ENSIS 3015 AJ.


Découpage de tôles fines ou épaisses
Rendez-vous maintenant chez U-Ries & Fils SA à Moudon. Nous quittons le monde de la microsoudure et de la tôlerie fine pour celui de la tôlerie-serrurerie. Cette entreprise vient d’acquérir un centre de découpage au laser à fibre Amada ENSIS 3015 AJ. L’installation est doublée d’un système de chargement/déchargement automatique avec magasin de palettes. «Ce sont la compacité de cet équipement, ses performances ainsi que sa faible consommation électrique qui ont guidé notre achat», affirme Marcel Ries, directeur de l’entreprise.
Cette machine (qui est par ailleurs présentée dans les espaces d’exposition d’Amada à Paris et à Haan) traite aussi bien les tôles fines que les tôles épaisses, sans réglages supplémentaires (changeur de buses intégré) et sans devoir changer de lentille de focalisation.
 
Tête de découpage et surface de travail.


Avec sa puissance de coupe de seulement 2000 W, la machine fait néanmoins état de performances comparables à celles d’une machine de découpe au CO2 de 4000 W tout en restant particulièrement compacte, précise le constructeur de la machine. Cette installation est conçue pour le traitement de formats de tôle jusqu’à 3060 x 1525 mm. La source laser est de type fibre-pompage à diode de longueur d’onde 1,08 µm.
 
Chargeur automatique pour le stockage, la gestion et la manutention des tôles.
 

Automatisation de la manutention, commande CNC
La machine est complétée par un système automatisé de gestion de la tôle, pour une production flexible. Il s’agit d’un changeur de tables et d’un magasin automatique de palettes, assurant le prélèvement des tôles en fonction des jobs, l’introduction dans la machine, l’évacuation et le restockage des «squelettes» de tôle. Grâce au système échangeur de tables, toute la manutention s’effectue en temps masqué.
La commande numérique, modèle AMNC 3i possède une interface tactile particulièrement ergonomique.
 
Entreprises citées:
Amada Swiss GmbH
8422 Pfungen
Tél.: 052 304 00 34
www.amada.ch
 
IAR Laser – Mécanique SA
1040 Echallens
Tél.: 021 886 06 50
www.iar.ch
 
U. Ries & Fils SA
1510 Moudon
Tél.: 021 905 60 68
www.ries-sa.ch