Automatiser l’atelier pour relever les défis de l’aéronautique

La PME belge d’usinage Dumoulin Aero a fait appel à son compatriote Armin Robotics afin de relever des défis à la fois de compétences, de qualité et de productivité. Pari réussi pour ce fournisseur aéronautique de rang 2 qui produit des pièces utilisées chez Airbus, Embraer ou encore Bombardier.

Olivier, responsable des cellules robotiques, et Gael Quettier, directeur général de Dumoulin Aero

L’entreprise Dumoulin Aero, créée par Geoffroy-Vincent Cammermans en 2003 près de Liège (région Wallonne – Belgique), est spécialisée dans l’usinage de précision, dans des métaux durs et alliages de titane, pour le secteur aéronautique. Son effectif est de cinquante personnes pour un chiffre d’affaires prévisionnel de 10 millions d’euros en 2023. Elle produit des pièces de série pour la vie de l’avion, principalement des éléments de liaison intégrés dans des mécanismes destinés à l’avant ou à l’arrière des ailes.

En 2018, afin de pallier le manque d’opérateurs qualifiés en usinage, de répondre aux exigences des donneurs d’ordres en termes de réduction des coûts, de gagner en capacité de production, de se démarquer des concurrents et de rester à la pointe de la technologie, l’entreprise adopte une politique d’investissement dans l’outil de production, notamment l’automatisation. Son objectif est d’automatiser totalement l’atelier d’usinage. Elle a fait le choix de l’entreprise Armin Robotics et dispose, pour l’instant, de deux cellules robotisées qui lui permettent d’augmenter sa production en fraisage d’environ 40%.

Dumoulin Aero, fournisseur de rang 2, fabrique des pièces de série principalement utilisées dans tous les avions Airbus. Le reste de la production est destiné aux avions Embraer et aux avions d’affaires Global (Bombardier). La production prévue cette année représente 500 000 pièces, sur environ 700 références différentes. La cadence de production est majoritairement liée à celle des donneurs d’ordres.

Globalement, la dimension des pièces est de 1 à 15 cm et la précision requise doit être dans les 10 microns. L’entreprise est spécialisée dans les métaux durs tels que l’acier inox, le titane et les alliages de bronze. En moyenne, les séries sont de 200 pièces, répétitives tous les deux mois, mais elles vont parfois jusqu’à 5000 pièces.

L’atelier de production de l’entreprise est divisé en trois technologies d’usinage. Tout d’abord, le décolletage pour les petites pièces simples à produire (bagues, rondelles), puis le fraisage 3 axes pour la production des pièces historiques chez Dumoulin Aero : les links (pièces de liaison). Enfin, le tournage/fraisage sur des machines-outils 2 broches 2 tourelles. Au total, dix-huit machines-outils sont implantées dans l’atelier.

Le choix du bon partenaire en automatisation

Vue de haut de la cellule regroupant deux fraiseuses 3 axes

L’automatisation de l’atelier de production débute avec le fraisage 3 axes en juillet 2018. Avant de faire le choix d’Armin Robotics, Dumoulin Aero consulte plusieurs entreprises. Mais, comme l’explique Gaël Quettier, directeur général : « Nous avons rencontré trois fournisseurs qui nous proposaient des solutions plug & play, pas très onéreuses. L’enveloppe était belle mais lorsque nous sommes rentrés dans les détails techniques, finalement l’offre était extrêmement limitée. Il n’était pas possible, par exemple, d’inclure l’automatisation du contrôle, ou d’intégrer deux machines dans le process pour réaliser l’ébauche, puis la finition. »

Au départ, Dumoulin Aero envisageait de robotiser une ou deux machines-outils. Mais la visite d’une entreprise équipée d’un atelier « full robotisé », dans le secteur automobile, remit totalement en cause sa décision initiale. L’entreprise Armin Robotics lui a été recommandée pour atteindre cet objectif.

Une première cellule robotisée avec intégration du contrôle 

Une analyse concernant la première cellule robotisée préconisée par Armin Robotics indique une rentabilité de l’investissement sur douze mois. « La mise en place de la cellule robotisée a été rapide, explique le directeur général. Elle n’a nécessité qu’une semaine d’arrêt. Tout le travail a été réalisé en amont par Armin Robotics. L’utilisation du logiciel qui pilote la cellule est très simple d’accès. Un opérateur responsable de la cellule a été désigné, mais les autres opérateurs ont également été formés et sont à même de l’utiliser et de relancer le robot. La programmation évolue au fur et à mesure, selon les pièces à réaliser. »

Cette cellule regroupe deux fraiseuses 3 axes (une pour l’ébauche, l’autre pour la finition), un robot au centre, le contrôle en 3D de 100 % des pièces produites (CMM), un convoyeur pour apporter les pièces brutes et un second pour récupérer les pièces finies et conformes. Gaël Quettier précise que « le système est programmé pour alerter automatiquement, suite au contrôle, dans le cas où trois pièces sont mauvaises, mais cela est extrêmement rare ».

Une production 7 jours sur 7, 24h sur 24 et une répétabilité très importante

« Les résultats sont là, commente Gaël Quettier. Avant d’installer cette cellule robotisée, les machines tournaient uniquement en présence des opérateurs, soit en 2/8 et pas le week-end. Depuis, sans l’acquisition de nouvelles machines-outils et sans opérateur supplémentaire, nous produisons 24h/24, 7 jours sur 7, les grandes séries sont lancées la nuit et le week-end. Nous avons énormément augmenté notre capacité de production et diminué le temps de contrôle, qui était manuel. Nous constatons aussi une répétabilité très importante avec la suppression de l’intervention de l’opérateur pour serrer la pièce dans l’étau, ce qui entraînait de la variabilité. »

En septembre 2019, Dumoulin Aero poursuit l’automatisation de sa production en fraisage 3 axes avec la mise en place d’une seconde cellule robotisée. Plus simple, cette cellule comprend un robot dédié à une machine-outil d’une grande robustesse. Le rôle de la cellule robotisée est de réaliser la mise à l’épaisseur, un travail long et répétitif d’ébauche d’une plaque brute dans un matériau dur.

Gaël Quettier précise : « Cette seconde cellule robotisée, dédiée à la mise à l’épaisseur, opérationnelle en moins d’une semaine et rentable en moins d’un an, a permis de libérer des opérateurs d’un travail répétitif et peu valorisant. Ils peuvent désormais travailler sur l’aspect finition des pièces, plus complexe, et ainsi exercer leur savoir-faire et apporter une véritable valeur ajoutée. »

L’après-crise, vers l’atelier « full automatique » avec le partenaire Armin Robotics

Début 2020, la crise du Covid-19 et la chute brutale de production des avions stoppent les investissements de Dumoulin Aero. Grâce à l’aide du gouvernement belge, qui donne la possibilité aux entreprises de recourir au chômage de façon très flexible, l’entreprise reste en vie.

Aujourd’hui, après l’automatisation des moyennes et grandes séries, les dirigeants cherchent à nouveau des solutions, avec Armin Robotics, pour poursuivre l’automatisation de l’atelier concernant le tournage/fraisage. Cette technologie d’usinage est plus complexe à automatiser car elle utilise beaucoup d’outils et nécessite de contrôler énormément de paramètres.

Cependant, pour Dumoulin Aero, il est clair que la poursuite de l’automatisation passe par leur partenaire actuel. Le directeur général commente : « Nous sommes ravis de notre collaboration avec Armin Robotics. Ils maîtrisent l’usinage, l’informatique, l’électronique. Le logiciel qu’ils ont développé et qui est au cœur de leurs solutions, pilote les cellules robotisées. Il est très intuitif et facile à utiliser. Tout ce qu’ils ont réalisé jusqu’à présent répond parfaitement à nos attentes. Ils comprennent nos problématiques, nos besoins, vont très loin dans la réflexion et le développement et se démènent pour que cela fonctionne. Par exemple, il a fallu procéder à des modifications sur des machines-outils, faire des découpes. Tout ceci a été géré par Armin Robotics, qui travaillait en collaboration avec le constructeur de la machine et celui du système de contrôle. » 

EQUIP PROD – N°145 Juin 2023