Une machine se dote de robots

5500 composants vivants… Face à un tel nombre de variantes de produits d’ostéosynthèse, il est évident que, pour obtenir une productivité et une flexibilité suffisantes, la production ne peut s’effectuer que grâce à des machines-outils CNC modernes. Stryker Osteonics, basé en Suisse à Selzach, l’a parfaitement compris. Jusqu’à 3,5 millions de composants préfabriqués sont produits ici chaque année, sur plus de 115 machines-outils à commande numérique (CNC) qui fonctionnent par rotation de 2 ou 3 équipes, 7 jours sur 7. Bien que les séries ou tailles de lots soient relativement petites, puisqu’elles comptent en général 10 à 500 composants par lot, les Suisses ont opté pour un niveau d’automatisation plutôt élevé dans leur production.

D’après Markus Lindt, qui dirige la production des implants sur le site de Selzach, la production des lots d’implants, plaques et pièces de fixateurs a justifié le choix d’un usinage à 5 axes 6 ans plus tôt. La décision s’est rapidement portée sur le concept de machine proposé par la société Berthold Hermle AG, basée à Gosheim, qui offrait un usinage complet sur 5 axes simultanément. « Trois axes sur l’outil et deux axes sur la pièce usinée, voilà ce qui nous a totalement conquis dès le début », affirme M. Lindt.

La première machine-outil utilisée a été un centre d’usinage C 20 U, et c’est avec elle que les habitants de Selzach ont entamé l’automatisation poussée de l’usinage de pièces. « Pour cela, nous avions alors choisi un système robotisé externe », se souvient M. Lindt. La manipulation était absolument sans défaut, explique-t-il, mais l’encombrement plutôt important pour le système non intégré ne nous semblait pas optimal.

Ce bilan a influencé la décision d’investir ensuite dans des centres d’usinage CNC à 5 axes. Cette fois, le chargement partiel hautement automatisé des pièces a été intégré dès la livraison.

Parmi les quatre nouveaux centres d’usinage Hermle obtenus, deux machines de type C 30 U remplissent des tâches différentes. Toutes deux permettent d’automatiser la production grâce à leur équipement par un système robotisé RS05. La société de Gosheim s’est présentée comme fournisseur intégral de ces solutions.

Naturellement, le robot seul ne fait pas tout. Pour pouvoir utiliser les machines avec une flexibilité maximale, chacune dispose d’un magasin d’outils supplémentaire doté de 43 emplacements, d’une table rotative inclinable à commande numérique de diamètre 630 mm et d’un espace de travail important. Le système robotisé compact RS05, homologué pour des charges de 5 kg maximum, apporte la touche finale : l’unité compacte, d’un encombrement de 2 m2, est intégrée dans l’habillage de la machine. Le robot gère la manipulation des pièces usinées depuis l’alimentation de la pièce brute jusqu’à la sortie de la pièce terminée. Les deux centres d’usinage CNC haute puissance à 5 axes avec robots RS05 accomplissent désormais toutes les tâches dans un même processus et effectuent le travail qui nécessitait auparavant plusieurs opérateurs monopolisant jusqu’à 5 machines.

C’est pourquoi Markus Lindt s’exprime de manière aussi élogieuse : « Nous aspirons à augmenter notre productivité en quantité, mais surtout en qualité de 7,5 % par an. Ce serait presque impossible sans l’automatisation intégrée. » Avec Hermle, le partenaire idéal pour cette tâche a été trouvé. La société parvient à combler les attentes particulières en termes de manipulation et d’entreposage, tout en proposant le service nécessaire pour pouvoir produire sans craindre les temps d’arrêt.

Winfried Kreidler, directeur d’Innovations Medical, s’est d’ailleurs fait la même réflexion. L’entreprise de Tuttlingen, comptant plus de 60 salariés, est confrontée à la nécessité d’améliorer l’efficacité de sa production par l’automatisation. La diversité de ses pièces se monte à 8000 articles dans le domaine d’activité des instruments chirurgicaux et près de 9000 pièces différentes dans les domaines des implants et des conteneurs stériles.

Chez Innovations Medical, les robots se sont imposés très tôt dans la fabrication, mais seulement jusqu’au moment où de plus grandes quantités de pièces ont été exigées. Le parc de machines comptait alors des centres d’usinage à 3 et 4 axes de différents fabricants. L’automatisation par des robots a été entreprise par les salariés eux-mêmes. Comme le nombre de variantes augmentait alors que le nombre de pièces diminuait, ce concept devenait insuffisant. « Nous avons désormais des quantités de pièces allant de 20 à 1000 », indique M. Kreidler. Leurs délais de livraison sont en outre de plus en plus courts ; il faut donc pouvoir mesurer la flexibilité, la performance et l’aspect économique de la fabrication des pièces. En d’autres termes, la solution consistait à obtenir une production flexible même pour une seule pièce.

Lors de la recherche d’un centre d’usinage à 5 axes performant, la gamme C d’Hermle a su s’inviter dans le débat « grâce à son automatisation robotisée au développement très poussé ». La commande a finalement été passée pour un système de production flexible hautement automatisé, composé de 2 centres d’usinage CNC haute puissance à 5 axes C 22 U et d’un système robotisé RS2 pour la gestion des palettes et pièces usinées à partir et vers un seul entrepôt. Ces centres d’usinage, équipés à peu de choses près de manière identique, se distinguent simplement par les moteurs qui tournent à 18 000 min-1 et 3000 min-1. Avec de tels équipements, les instruments et implants majoritairement composés d’aciers spéciaux peuvent être usinés de manière adéquate grâce à des outils à enlèvement des copeaux haute performance, de même que les composants en aluminium utilisés par exemple pour les conteneurs stériles. La manipulation du système fait preuve d’une grande souplesse : même lorsque la manipulation de la pièce usinée est au premier plan, il est possible de passer à la manipulation de palettes si besoin.

Peu de temps après la mise en service, Winfried Kreidler a pu observer les effets souhaités : « Nous avons pu réduire considérablement la durée des cycles : dans de nombreux cas, de deux mois à trois semaines. » Parfois, 50 lots d’un produit sont fabriqués pendant la nuit et montés dès le lendemain. « Ce n’est possible que parce que nous n’avons pratiquement plus de post-traitement à effectuer et parce que les pièces qui quittent la machine sont parfaitement reproductibles dans les dimensions prescrites. » De son point de vue, il a donc « trouvé la solution optimale et déniché le partenaire compétent idéal avec la société Hermle. » op

Informations complémentaires À propos du fabricant de machines-outils : www.hermle.de À propos de Stryker Osteonics à Selzach : www.stryker.ch À propos d’Innovations Medical à Tuttlingen : www.innovations-medical.de