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Comment l'Allemagne prépare l'avenir

Mirel Scherer
Comment l'Allemagne prépare l'avenir

© D.R.

La première industrie européenne de la machine-outil poursuit son effort de recherche avec plusieurs projets d'avant-garde.

Considérée comme stratégique par le gouvernement d'outre-Rhin, l'industrie de la machine-outil prépare les technologies qui lui permettront, demain, de rester compétitive face à une concurrence de plus en plus incisive, surtout en Asie. Le rapport 2005 concernant la performance technologique de l'industrie allemande précise que 30 % des capacités de R&D créées dans le monde entre 1995 et 2005 l'ont été dans des pays comme la Chine, Taïwan, la Corée et l'Inde. À elle seule, la Chine dispose d'un budget de recherche de 72 milliards de dollars et occupe la troisième place dans le classement des pays qui ont la R&D la plus active.

6% du chiffre d'affaires investi dans la R&D

Pour garder sa place, l'industrie de la machine-outil d'outre-Rhin n'a qu'un seul objectif : l'innovation permanente. Ce n'est pas au-delà de ses moyens, car elle pèse 20 % de la production mondiale de machines-outils, compte quelque 320 sites de production qui emploient 65 000 personnes et réalise un chiffre d'affaires de 10 milliards d'euros.

L'effort consenti par cette industrie répond à cette nouvelle donne mondiale : « Il est considérable, car elle investit 6 % de son chiffre d'affaires dans la recherche et le développement », confirme Carl Martin Welcker, président du Syndicat de la machine-outil allemande. Il est vrai que les constructeurs allemands profitent d'un formidable réseau d'instituts de recherche spécialisés, les fameux Fraunhofer, qui travaillent main dans la main avec les constructeurs et les utilisateurs de machines-outils. Le ministère de la Recherche et de l'Éducation allemand alloue à ces réseaux de recherche quelque 25 millions d'euros pour le développement des futures machines-outils, d'ici à 2010.

Trois projets de R&D, dont les premiers résultats ont été dévoilés à l'EMO 2005 de Hanovre, démontrent le pragmatisme qui anime la machine-outil allemande. Supervisés par la division technologies de production du Centre de recherches PTKA de Karlsruhe, ces projets, lancés il y a dix-huit mois, concernent tous les aspects de la multifonctionnalité des machines-outils et de leurs modularités.

Le projet KombiMasch regroupe six constructeurs de machines-outils et un des instituts Fraunhofer. Il vise la mise au point d'une machine capable d'assurer plusieurs types d'usinage différents. Bien sûr, l'approche n'est pas nouvelle et de nombreux constructeurs l'appliquent déjà. On peut ainsi tourner, fraiser, percer... sur une seule machine. Le projet veut cependant aller plus loin car, selon les participants, la plupart de machines-outils commercialisées sont encore monoprocédé. « Notre objectif est de combiner, en fonction des besoins, plusieurs technologies d'usinage et d'éviter le passage de la pièce d'une machine à une autre pour les différents usinages voire son passage dans un atelier externe pour le traitement thermique par exemple », explique Dominic Deutges, responsable du bureau d'études de A. Monforts et coordonnateur du projet.

Reconfigurable et multitechnologie

L'objectif final du projet KombiMasch est de développer une machine pour des besoins spécifiques mais qui pourra être fabriquée à partir d'un kit de modules standards. Ce qui suppose des partenaires compétents dans des domaines aussi variés que la construction de machines, les technologies laser, les capteurs, la CFAO et les processus d'usinage. Tournage classique et dur, fraisage à grande vitesse, traitement laser... les technologies mises en oeuvre devront permettre l'usinage complet d'une pièce dont les axes sont symétriques. Un gain de temps et de qualité considérable, car cette solution réduit l'investissement à une seule machine, simplifie le circuit logistique des pièces, diminue le processus de réglages... Rendez-vous donc à la fin 2005 pour découvrir le premier prototype de cet équipement polyvalent.

Baptisé Meteor, le second projet regroupe neuf fabricants et une université. Objectif : mettre au point un équipement multitechnologie et reconfigurable alliant les avantages des machines universelles et des équipements transfert. « Les machines universelles existantes peuvent être utilisées pour des applications différentes mais elles sont handicapées par leur prix trop élevé », constate Markus Stanik, responsable du bureau d'études des machines spéciales d'Ex-Cell-O et de ce projet de recherche. La cause ? Selon l'ingénieur allemand, elles mettent en oeuvre des fonctions technologiques et des options qui ne correspondent pas exactement aux besoins actuels des utilisateurs. Quant aux machines transfert, elles coûtent moins cher, mais sont très peu flexibles. Le moindre changement de production signe leur arrêt de mort car l'adaptation coûte très cher. Une machine reconfigurable, qui peut être adaptée rapidement grâce à des modules différents chaque fois que le type de pièce à fabriquer change constitue la réponse à ce défi. Des modules qui s'installent facilement selon le principe du "plug and play", sur le lieu de production sans que l'utilisateur soit obligé de retourner la machine chez le fabricant.

La famille de centres d'usinage XG, réalisée par Ex-Cell-O, préfigure déjà cette approche. La machine qui fraise, tourne et rectifie, s'adapte facilement aux différents cas de figure grâce à huit modules : tourelles, usinage horizontal, multitechnologie, etc.

Analyser le cycle de vie de la machine

Enfin, le projet LoeWe s'attaque aux problèmes de coût et associe sept entreprises et une université. « Dans la plupart des cas, seul le prix de la machine est pris en compte », regrette Michael Kirchhoff, responsable du développement chez Gildemeister et coordonnateur du projet. Les capacités technologiques de la machine ne sont pas souvent analysées dans le détail tout comme les coûts de maintenance et de réparation de ses composants qui n'est pas pris en compte dans les calculs de son efficience économique. « De tels éléments sont très intéressants pour les futurs utilisateurs de la machine et cela dès son achat, remarque l'ingénieur. Ils pourront ainsi ajouter au prix de la machine, son coût de possession pour une durée de cinq ou dix ans. »

Les partenaires du projet travaillent donc à la mise au point d'une machine adaptative dotée d'un système d'analyse de son cycle de vie grâce à des informations fournies par des capteurs intégrés et des composants intelligents. Objectif : indiquer aux utilisateurs les coûts de fonctionnement de la machine dès son achat... Le logiciel qui sera mis au point calculera et extrapolera les coûts du cycle de vie de la machine, de son développement jusqu'à sa maintenance.

Un travail de longue haleine. Il prendra, selon le responsable de Gildemeister, au moins cinq ans...

L'INSTITUT FRAUNHOFER, UNE RUCHE D'INNOVATIONS

- De l'institut pour les opérations de fabrication (IFF) de Magdeburg à celui pour les technologies de production (IPT) d'Aix-la-Chapelle, pas moins de sept filiales de l'Institut Fraunhofer exposaient à l'EMO 2005 leurs travaux dans le domaine de l'usinage. Fabriquer par tournage des pièces non rondes, comme les pistons, devient ainsi possible avec le tour développé par l'IPT. Il suffit de programmer la forme à usiner, la machine se charge du reste avec une précision au millimètre près. L'Institut pour la machine-outil et les technologies de formage de Chemnitz (IWU) a développé, lui, une machine à cinématique parallèle de type tripode qui usine sur 5 axes simultanément. À relever aussi la plaquette de coupe dotée, sur ses flancs, de capteurs de température et d'usure mise au point par l'Institut pour le traitement de surface et les films minces (IST) de Braunschweig.

LE PROJET METEORUN ÉQUIPEMENT FACILEMENT ADAPTABLE

Les partenaires : Ex-Cell-O, Mapal, Université technique de Darmstadt, Schuster... Délais : Des périphériques étaient exposés à l'EMO 2005 et le prototype est prévu pour l'année prochaine. Objectif : Ajouter à la flexibilité de la machine celle du processus d'usinage et des technologies utilisées. Innovation : Intégrer en fonction de l'application des modules de tournage classique et dur, de rectification, de traitement laser, de soudage, de finition, de nettoyage, de contrôle-mesure...

"Notre projet vise la mise au point d'une solution capable d'assurer une flexibilité globale, ce qui permettra, par exemple, de remplacer une méthode d'usinage par une autre en fonction des besoins. " Markus Stanik Responsable du bureau d'études des machines spéciales chez Ex-Cell-O

LE PROJET LOEWEMIEUX MAÎTRISER LES COÛTS D'EXPLOITATION

Les partenaires : Gildemeister, Université d'Hanovre, Siemens, A.Mannesmann... Délais : Le premier prototype de la machine adaptative sera prêt dans environ cinq ans. Objectif : Prendre en compte non seulement le prix d'achat de la machine mais aussi les coûts d'entretien et de réparation des composants. Innovation : Mise au point d'un système matériel et logiciel capable de surveiller et d'analyser le fonctionnement de la machine grâce à des informations fournies par des capteurs et des composants intelligents.

"Maîtriser les coûts d'exploitation d'une machine, dans les détails et sur toute sa durée d'utilisation, est une source de profit considérable." Michael Kirchhoff Responsable du développement chez Gildemeister

LE PROJET KOMBIMASCHTOUS LES USINAGES, UNE SEULE MACHINE

Les partenaires : A. Monforts, Precitec Optronik, Institut Fraunhofer (IPT), Laserline... Délais : Le premier prototype est prévu pour la fin 2005. Objectif : Terminer l'usinage d'une pièce en une seule fixation, y compris les opérations de traitement laser et de finition. Innovation : L'équipe de recherche se propose de concevoir un centre d'usinage capable d'assurer des opérations de tournage, de perçage, de fraisage, de traitement laser sur des pièces de grande taille.

"La machine que nous projetons pourra usiner de A à Z des pièces à axes de symétrie et réduira ainsi les temps de réglage d'outils tout en améliorant la précision. " Dominic Deutges Responsable du bureau d'études de A. Monforts

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