Le chef de projet Tormod Jensen (à gauche) et le chercheur du SINTEF Terje Mugaas discutent du potentiel d'un nouvel outil équipé de capteurs. Crédit :Håvard Egge.
Une petite entreprise d'usinage en Norvège est la première au monde à utiliser des outils numérisés pour le tournage avancé. La technologie permet de prévenir les dommages aux pièces complexes et coûteuses utilisées dans les industries aéronautique et gazière.
Les outils numériques font leur entrée dans le secteur de l'usinage et tout se passe à Trondheim, Norvège. Avec l'aide au développement de capteurs des chercheurs du SINTEF Digital et de la société Tecnec Larsen, L'entreprise d'usinage Sandvik Coromant a développé des outils équipés de capteurs qui offrent aux opérateurs un contrôle total du processus de tournage. Cela permettra aux entreprises d'économiser du temps et de l'argent, assurer des niveaux de qualité élevés et constants, et éviter que trop de pièces ne soient jetées à la ferraille.
Des capteurs installés dans les outils garantissent que les entreprises fabriquant des composants pour des secteurs tels que les industries aéronautique et gazière obtiennent des données importantes au cours du processus, et que les résultats soient documentés. Cela signifie qu'il est possible d'optimiser la production et d'éviter les incidents indésirables.
"À ce jour, le projet a été un grand succès et très bien reçu, " déclare Terje Mugaas, chercheur au SINTEF. " Il est clair que des économies importantes seront réalisées en adoptant une technologie qui empêche les dommages de se produire au cours de ces processus - un phénomène qui n'est actuellement pas inhabituel lors de la production de pièces très complexes et coûteuses, " il dit.
Impossible de voir le résultat final
La société Sandvik Teeness à Ranheim, une filiale de Sandvik Coromant, a été responsable du développement de la technologie. Elle s'est spécialisée dans le tournage, outils de fraisage et de perçage pour métaux, en mettant l'accent sur les outils longs et minces qui ont tendance à se mettre à vibrer pendant de tels processus. Cela rend difficile l'usinage des surfaces lisses indispensables pour répondre à des exigences de production strictes.
Le principal défi est que l'opération se produit généralement profondément à l'intérieur de gros composants, ce qui rend impossible de voir le résultat final avant que le processus ne soit terminé, lorsqu'il n'y a pas de retour en arrière. Il ne faut pas grand-chose avant qu'un composant doive être mis au rebut.
"Autrefois, l'opérateur devait se fier à son expérience, et d'écouter le processus afin de découvrir les défauts. Cependant, maintenant que les machines sont de plus en plus fermées, cette approche est devenue quelque peu difficile, " dit Mugaas.
Les capteurs fournissent des informations sur l'ensemble du processus
Alors maintenant, un certain nombre de capteurs installés dans l'outil garantiront que les informations sur l'ensemble du processus sont communiquées aux utilisateurs, les informer de ce qui se passe même dans les trous les plus profonds.
"Nous avons installé des capteurs aussi loin que possible, et aussi près du tranchant, que possible afin que nous puissions obtenir un jeu de données optimal, " dit Tormod Jensen, qui est chef de projet chez Sandvik Coromant. « Nous sommes capables de le faire parce que nous fabriquons nous-mêmes à la fois les outils et les capteurs, " il dit.
Les capteurs sont reliés à un expéditeur situé à l'arrière de l'outil, qui transfère toutes les données sans fil vers un PC ou une tablette.
Innovation de classe mondiale
En 2018, la technologie a été reconnue comme le produit le plus innovant au salon IMTS de Chicago, l'un des plus grands salons d'usinage au monde, se vanter 2, 563 exposants et 129, 000 visiteurs.
« Nous avons de bonnes raisons d'être fiers de notre produit, qui a remporté le premier prix parmi tant d'exposants, tous en compétition pour afficher la dernière chose, " dit Mugaas.
La technologie a été développée dans le cadre d'un projet de recherche BIA (conduite par l'utilisateur) financé par le Conseil de la recherche de Norvège. Jensen dit que le succès de Sandvik Coromant repose entièrement sur le financement de la recherche.
Cet outil long et mince est installé avec des capteurs à l'avant, près du tranchant. Les capteurs sont connectés à un expéditeur qui transfère les données sans fil vers un PC ou une tablette. Crédit :Håvard Egge
« Quand nos chercheurs ont commencé à travailler sur le projet, personne chez Sandvik Teeness ne travaillait avec l'électronique ou la programmation, " dit Mugaas. " Aujourd'hui, l'ancienne usine de clous et rivets de Ranheim à la périphérie de Trondheim est à la pointe de la révolution dite Industrie 4.0 dans le secteur de l'usinage, " he says.
"At SINTEF Digital, our aim is to contribute to the digitalization of Norwegian industry, and this is a good example of a project that offers us an opportunity to digitalize a traditionally mechanical process, " says Mugaas. "This is the first machining company in the world to install sensor technology in its tools, " he says.
The technology enhances the process involved in the machining of deep holes in the following ways:
Data displayed on a PC or tablet
Data from the sensors are displayed on an easy-to-read interface on a PC or tablet.
"The interface displays data sent directly from the tool to the user, " says Jensen. "The algorithms display vibration levels so that the user can be notified when these become too high. We can go in here to reset threshold levels and make adjustments. In this way we become familiar with the process, " he says.
Moreover, there is a column that transmits a warning when it detects unwanted vibrations, and another that indicates how much power is being used. This provides information about the load stresses on the tool.
"There are also warning signals, correction recommendations and auto-mechanisms that stop the machine if this becomes necessary, " says Mugaas.
Advanced components
Sandvik Coromant's tool is being used to make components for applications such as subsea installations, aircraft landing gear and car engines. It goes without saying that such industries operate with strict requirements regarding interior surfaces. Cependant, by using sensors, operators are provided with the information they need to achieve the fastest possible guidance of a process in the right direction, and thus prevent unwanted machining defects.
"It is common for the same component to be made multiple times using the same tool. However, making the first example can be very time-consuming because of the small margins involved in working with difficult materials. Variations will also arise in connection with mass production, such as changes in materials that require machining adjustments. It is in these areas that the technology we are developing offers its greatest value, " says Dan Östling, who is an engineer at Sandvik Cormorant.
The technology means that the process is independent of the machine operator, and this makes information about the process even more valuable.
Self-regulating technology
The earliest versions of the technology are already on the market. Work is now ongoing to close the feedback loop. The aim is to be able to send information back to the machine to enable the technology to make necessary adjustments itself.
Many companies in the sector have embarked on digitalization processes, including Aarbakke in Bryne, which has launched a project designed to investigate how Sandvik Coromant's tools can improve their production process.
"This is an example of how the digitalization of tools once again provides opportunities for Coromant's clients, " says Mugaas.
