Comment le marché des véhicules électriques entraîne des changements dans la technologie de cintrage des tubes

Une cellule de cintrage de tubes entièrement automatisée intègre des processus en amont et en aval, combinant un traitement rapide et sans erreur, la répétabilité et la sécurité. Bien qu'une telle intégration puisse profiter à n'importe quel fabricant, elle est particulièrement attrayante pour les fabricants du domaine émergent mais concurrentiel de la production de véhicules électriques.

Les véhicules électriques (VE) ne sont pas nouveaux. Au début des années 1900, des véhicules électriques, à vapeur et à essence étaient disponibles, et la technologie des véhicules électriques était plus qu'une simple niche. Bien que les moteurs à essence aient remporté cette manche, la technologie des batteries est de retour et elle est là pour rester. De nombreuses villes à travers le monde ont annoncé de futures interdictions d'utiliser des véhicules alimentés par des combustibles fossiles, et de nombreux pays ont annoncé leur intention d'interdire la vente de ces véhicules, de sorte que les groupes motopropulseurs alternatifs domineront l'industrie automobile. C'est juste une question de temps.

Les données sur les ventes montrent que les automobiles basées sur des carburants alternatifs progressent depuis des années. Aux États-Unis, en 2020, le marché des voitures particulières pour les véhicules électriques, les véhicules hybrides rechargeables (PHEV), les véhicules à pile à combustible et les hybrides autres que les PHEV représentait 7 % du total, selon l'Environmental Protection Agency. Ce marché existait à peine il y a 20 ans. Les chiffres fournis par l'Autorité fédérale allemande des transports automobiles parlent d'eux-mêmes : parmi tous les véhicules nouvellement immatriculés en Allemagne entre janvier et novembre 2021, la part de ceux équipés de groupes motopropulseurs alternatifs s'élevait à près de 35 %. La part des véhicules nouvellement immatriculés à propulsion purement électrique était d'environ 11 % au cours de cette période. L'augmentation du nombre de nouveaux véhicules électriques en Allemagne devient particulièrement évidente lorsque l'on regarde les voitures particulières. Dans ce segment, la part des véhicules électriques dans toutes les voitures particulières nouvellement immatriculées était de 6,7 % pour toute l'année 2020. Cette part a considérablement augmenté, pour atteindre plus de 25 %, de janvier à novembre 2021.

Ce changement apporte de grands changements aux constructeurs automobiles et à l'ensemble de leurs chaînes d'approvisionnement. La construction légère est un thème majeur : plus un véhicule est léger, moins il a besoin d'énergie. Cela augmente également la portée, ce qui est crucial pour les véhicules électriques. Cette tendance entraîne également une évolution des exigences en matière de cintrage des tubes, avec un besoin croissant de composants compacts mais performants, notamment des tubes à paroi mince fabriqués à partir de matériaux à haute résistance. Mais les matériaux légers tels que l'aluminium et le plastique renforcé de fibres de carbone sont généralement plus chers et plus difficiles à traiter que l'acier conventionnel. Cette tendance s'accompagne d'une augmentation substantielle de l'utilisation de formes autres que rondes. La construction légère nécessite de plus en plus des formes complexes et asymétriques avec des sections transversales diverses.

Une pratique courante de fabrication automobile consiste à plier des tubes ronds et à leur donner la forme finale par hydroformage. Cela convient aux alliages d'acier, mais cela peut être problématique lorsque vous travaillez avec d'autres matériaux. Par exemple, le plastique renforcé de fibres de carbone ne peut pas être plié lorsqu'il fait froid. Pour compliquer la question, l'aluminium a tendance à durcir en vieillissant. Cela signifie qu'un tube ou un profilé en aluminium est difficile ou impossible à plier quelques mois seulement après sa fabrication. De plus, si la section souhaitée n'est pas ronde, il est beaucoup plus difficile de respecter les tolérances prédéfinies, surtout lorsqu'on utilise de l'aluminium. Enfin, la substitution des profilés et des tiges en aluminium aux câbles en cuivre traditionnels pour transporter le courant électrique est une tendance croissante et un nouveau défi de flexion dans la mesure où les composants ont des couches d'isolation qui ne peuvent pas être endommagées lors de la flexion.

Le passage à la mobilité électrique entraîne une modification de la conception des cintreuses de tubes. La cintreuse de tubes standard traditionnelle avec des paramètres de performance prédéfinis cède la place à des machines spéciales spécifiques au produit qui peuvent être personnalisées en fonction des besoins du fabricant. Les performances de pliage, les mesures géométriques telles que le rayon de courbure et la longueur du tube, l'espace d'installation de l'outil et le logiciel sont alignés pour se conformer plus étroitement aux processus spécifiques du fabricant et aux exigences du produit.

Ce changement est déjà en cours et va s'intensifier. Pour mener à bien ces projets, les fournisseurs de systèmes ont besoin de l'expertise nécessaire en technologie de pliage ainsi que des connaissances et de l'expérience requises dans la conception d'outils et de processus et doivent intégrer ces connaissances dès le début, au stade de la conception de la machine. Des formes d'outils complexes sont nécessaires pour produire des profilés en aluminium avec différentes sections transversales, par exemple. Le développement et la conception optimale de tels outils deviennent donc de plus en plus importants. De plus, le pliage du plastique renforcé de fibres de carbone nécessite un mécanisme pour appliquer une petite quantité de chaleur.

La pression croissante des coûts dans l'industrie automobile se fait également sentir sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement. Des temps de cycle courts et une précision extrême sont plus importants que jamais. Les entreprises qui souhaitent rester compétitives doivent utiliser les ressources de manière efficace. Cela comprend non seulement les ressources en temps et en matériel, mais aussi les ressources humaines, en particulier les employés qui sont au cœur de l'industrie manufacturière. Dans ce domaine, des processus conviviaux et fiables sont un facteur clé pour augmenter la rentabilité.

Les fabricants de tubes et les équipementiers qui gèrent la fabrication de tubes en interne sont susceptibles de répondre à la pression constante des coûts et à d'autres contraintes en recherchant des machines hautes performances adaptées précisément à leurs besoins. Une cintreuse moderne doit utiliser une stratégie technologique à plusieurs niveaux qui inclut des fonctionnalités telles que des outils de cintrage multirayons personnalisables, qui facilitent un cintrage simple et précis avec de très courtes longueurs de tube entre les cintrages. De tels développements dans la technologie de pliage brillent lors de la fabrication de composants tubulaires à plusieurs rayons, de la fabrication de systèmes de pliage dans le pliage ou de la fabrication de systèmes de tubes autrement complexes. Une machine conçue pour gérer des virages sophistiqués peut réduire le temps de cycle ; pour les producteurs à grand volume, même quelques secondes économisées par composant peuvent avoir un impact positif énorme sur l'efficacité de la production.

Un autre élément clé est l'interaction entre l'opérateur et la machine. La technologie doit soutenir les utilisateurs partout où elle le peut. Par exemple, l'intégration de la rétraction de la matrice de cintrage, un cas dans lequel la matrice de cintrage et le bras oscillant fonctionnent séparément, permet à la machine d'ajuster et de positionner une variété de géométries de tubes pendant le processus de cintrage. Un autre concept de programmation et de contrôle commence à mettre en scène les axes pour le prochain pli alors que le pli en cours est toujours en cours. Bien que cela nécessite un contrôleur qui surveille en permanence et automatiquement l'interaction des axes pour coordonner leurs mouvements, l'effort de programmation offre des avantages substantiels, réduisant le temps de cycle de 20 % à 40 % selon le composant et la géométrie de tube souhaitée.

Compte tenu de l'évolution vers des motorisations alternatives, l'automatisation est plus que jamais d'actualité. Les fabricants de cintreuses de tubes doivent se concentrer sur une automatisation poussée et la capacité d'intégrer des processus de travail qui vont au-delà du cintrage. Ce n'est pas seulement le cas pour le cintrage de tubes dans la production en série à grande échelle, mais aussi de plus en plus pour la production en très petite série.

Les cintreuses modernes pour les fabricants à grand volume, telles que la CNC 80 E TB MR de Schwarze-Robitec, sont bien adaptées aux exigences des fabricants de la chaîne d'approvisionnement automobile. Des attributs tels que des temps de cycle courts et une efficacité élevée des ressources sont essentiels, et de nombreux fabricants s'appuient sur des options telles que la détection des cordons de soudure, la coupure intégrée et une interface robotique.

Dans le traitement entièrement automatisé des tubes, les différentes étapes du processus doivent être fiables, sans erreur, reproductibles et rapides, garantissant des résultats de cintrage de qualité constante. Les étapes de traitement en amont et en aval doivent être intégrées dans une telle cellule de pliage, intégrant le nettoyage, le pliage, l'assemblage, le formage des extrémités et la mesure.

Des dispositifs de manutention tels que des robots et des composants supplémentaires tels que des chargeurs/déchargeurs de tubes doivent également être intégrés. La tâche principale consiste à déterminer quels processus sont parfaitement adaptés à l'application en question. Par exemple, selon les exigences du fabricant, un magasin à chargement par courroie, un magasin à chaîne, un convoyeur de levage ou un convoyeur de matériaux en vrac peut être le bon système pour le chargeur de tubes. Certains fabricants de cintreuses rendent l'intégration aussi facile que possible en fournissant un système de contrôle propriétaire qui fonctionne en conjonction avec le système de planification des ressources d'entreprise du FEO.

Même si chaque étape supplémentaire allonge la chaîne de processus, l'utilisateur ne subit aucun retard, car les temps de cycle restent généralement les mêmes. La grande différence dans la complexité accrue d'un tel système automatisé réside dans les exigences de contrôle strictes nécessaires pour intégrer les cellules de pliage dans les chaînes de production et les réseaux d'entreprise existants. Pour cette raison, les cintreuses de tubes doivent être prêtes pour l'industrie 4.0.

Dans l'ensemble, l'intégration est primordiale. Il est essentiel que les OEM travaillent avec des fabricants de machines qui ont une expérience approfondie dans le développement de machines compatibles avec les différents sous-systèmes dans un processus de fabrication entièrement automatisé.