Magazine Lundi 25 janvier 2021 - 14:47

Comment la robotique aide-t-elle à construire une usine de fabrication additive smart et efficace ?

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L’aéronautique est l’un des secteurs industriels bénéficiant le plus des avantages de la fabrication additive, mais aussi de la robotique. Le secteur aide grandement à développer ces technologies aussi complémentaires qu’efficaces. Comment la robotique aide-t-elle à construire une usine de fabrication additive smart et efficace ?

L’intelligence artificielle (IA), l’Internet des objets (IdO), l’automatisation, la robotique et la fabrication additive (FA) sont des technologies disruptives susceptibles de réduire les besoins de main-d’œuvre et les coûts, ou encore d’améliorer la productivité, bien au-delà de ce que nous avons connu jusqu’à aujourd’hui. Ces technologies modifient considérablement la façon de concevoir, de fabriquer et de commercer. Elles entraînent une nouvelle façon d’organiser les moyens de production. Elles nous mènent dans l’industrie du futur.

L’industrie 4.0, référence à la quatrième révolution industrielle, fournit des dispositifs physiques et cybernétiques permettant de collaborer de manière constructive, avec l’objectif de concevoir des usines intelligentes, tout en redéfinissant la fonction de l’homme. Le terme « industrie 4.0 » a reçu de nombreuses définitions. Il vise à définir l’usine intelligente (smart) et l’Internet des objets interconnectant toutes les procédures. Les premiers développements ont incorporé une plus grande flexibilité et une plus grande individualisation des processus de production. L’industrie 4.0 représente une nouvelle étape dans l’évolution humaine, où la technologie est améliorée et soutenue par des applications constamment innovantes. Ses principes fondamentaux sont :

  1. l’inclusion horizontale dans tout le réseau de développement de la valeur ;
  2. 2. l’ingénierie de bout en bout, tout au long du cycle de vie du consommateur ;
  3. 3. l’intégration verticale et les systèmes de production en réseau.

L’industrie 4.0 encourage l’inclusion de systèmes de fabrication intelligents et d’une informatique sophistiquée.

Le rôle de la robotique

L’adoption des robots

Au sein de l’industrie 4.0, la robotique joue un rôle crucial. L’adoption de robots dans les industries du monde entier est en constante augmentation. Pourtant, les robots industriels conventionnels ne sont pas encore en mesure d’effectuer les tâches complexes sur les lignes d’assemblage et de distribution, comme l’exige l’évolution technologique. Les robots et les humains ont tous deux leurs propres forces et limites. Travailler ensemble de manière sûre (la cobotique) peut fournir un produit de meilleure qualité avec une grande précision et plus rapidement. L’objectif principal de la robotique et de l’industrie 4.0 est d’améliorer la productivité, de concevoir des produits de haute qualité à bas prix et de répondre aux attentes des clients.

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Illustration d’usines intelligentes

Les systèmes robotiques avancés sont prêts à transformer les opérations industrielles. En comparaison aux robots conventionnels, ceux-ci ont une perception, une intégrabilité, une adaptabilité et une mobilité supérieures. Ces améliorations permettent une configuration, une mise en service et une reconfiguration plus rapide. Elles permettent des opérations plus efficaces et plus stables. Le coût de ces équipements sophistiqués diminuera à mesure que les prix des capteurs et de la puissance de calcul diminueront, tandis que les logiciels remplaceront de plus en plus le matériel en tant que principal moteur de la fonctionnalité. Prises ensemble, ces améliorations signifient que les robots avancés seront en mesure d’effectuer de nombreuses tâches de manière plus économique que la génération précédente de systèmes automatisés.

Une nouvelle génération de robots

Les fabricants considèrent la robotique avancée comme un moyen de faire face à la complexité croissante de leurs opérations de fabrication. Ces dernières années, le nombre de variantes de produits, la fréquence des lancements de nouveaux produits et la demande de produits personnalisés ont considérablement augmenté. Dans cet environnement d’exploitation plus complexe, la capacité de l’automatisation conventionnelle à répondre aux exigences des fabricants en matière de transparence, de productivité et de flexibilité a atteint ses limites. Dans le même temps, les pénuries de main-d’œuvre spécialisée et ses coûts plus élevés ont accru la pression sur les industriels pour qu’ils automatisent les tâches que les travailleurs humains exécutent manuellement.

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Robotique avancée et ses applications dans l’usine du futur

Comme le souligne le groupe BCG (Boston Consulting Group) dans son rapport « BCG Group Advanced Robotics », la robotique avancée offre de nombreux avantages.

  • Productivité. L’automatisation des tâches manuelles apporte une productivité plus élevée. Les robots prennent en charge des tâches simples mais aussi complexes, comme l’assemblage de pièces flexibles. La nouvelle génération de robots est plus efficace mais également plus simple à installer et à reconfigurer. La montée en puissance rapide des processus est particulièrement intéressante pour les systèmes de production nécessitant des modifications fréquentes, des changements de produits ou des personnalisations.
  • Qualité. Les robots peuvent surpasser les travailleurs humains sur certaines tâches, telles que l’assemblage. Ils offrent une fiabilité et une précision accrues tout en améliorant la qualité.
  • Sécurité. Par rapport aux robots conventionnels, les robots avancés peuvent effectuer plus de tâches dangereuses ou physiquement exigeantes, comme des tâches exécutées dans des environnements dangereux ou des opérations qui pourraient entraîner des blessures ou du stress. L’utilisation des nouvelles technologies et des robots peut améliorer la sécurité, quel que soit l’environnement.
  • Agilité. La robotique avancée est plus apte à répondre aux nouveaux systèmes de production personnalisés et de refonte de produits.

Les processus hybrides de fabrication

Les processus hybrides de fabrication représentent un mélange de procédés de fabrication additive et soustractive. Ceux-ci sont mis en œuvre séquentiellement ou incorporés, avec un contrôle adéquat de la fixation et de l’orientation des composants. Un tel procédé est utilisé à la fois pour améliorer la précision dimensionnelle et pour accélérer le procédé de fabrication dans son ensemble. Les processus hybrides peuvent être utilisés pour résoudre des problèmes de production complexes où une seule méthode de fabrication (soustractive ou additive) n’est pas suffisante.

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