Des robots qui améliorent la finition des surfaces complexes à forme libre
Les robots industriels sont monnaie courante. Ils peuvent effectuer rapidement des tâches simples et répétitives, y compris celles qui exigent une grande précision et une grande fiabilité. Toutefois, en matière de finition de surfaces métalliques complexes de forme libre, le travail manuel représente encore aujourd’hui 90 % des tâches effectuées. Dans le monde, plus de 95 % des quelque 7 000 entreprises de ce secteur sont des petites et moyennes entreprises. Par rapport à des pays comme la Chine, l’Inde et le Brésil, les entreprises européennes sont désavantagées au niveau des activités à forte intensité de main-d’œuvre en raison des disparités salariales. Quinze équipes universitaires et industrielles de cinq pays européens ont travaillé dans le cadre du projet SYMPLEXITY, financé par l’UE, pour résoudre ce problème grâce à des systèmes sûrs de collaboration homme-robot. Une identification collaborative des caractéristiques de surface critiques SYMPLEXITY a ciblé l’industrie du moulage et des matrices, concentrant ses efforts sur trois techniques de finition couramment utilisées: la finition abrasive, le polissage par jet de fluide et le polissage laser. L’une des principales difficultés inhérentes à l’automatisation de la finition de formes libres complexes, sans avoir recours à des mains ou à des yeux humains, consiste à comprendre les propriétés de surface du produit avant, pendant et après le traitement. Pour surmonter cet obstacle significatif, les scientifiques ont développé des fonctionnalités en matière de capteurs et de métrologie pour permettre une identification automatisée objective des propriétés de surface. Les données mathématiques utilisées par le robot dans les calculs sont stockées dans une base de données et peuvent également être évaluées par l’opérateur humain. Pour ceux qui ne sont pas passionnés d’usinage et de métrologie, disons simplement que SYMPLEXITY est en train de changer la donne. Les chercheurs ont exploité le HoloLens de Microsoft pour superposer des données et des paramètres mesurés sur la pièce réelle en 3D grâce à la réalité augmentée. Non seulement c’est amusant, mais cela devrait aussi permettre une prise de décision plus rapide, plus simple et plus efficace en matière de retouches et de défauts. Des relations homme-robot symbiotiques SYMPLEXITY a produit un robot léger ainsi qu’un robot collaboratif de niveau industriel. Le premier est capable d’effectuer de manière autonome des processus tels que le polissage laser automatisé, la mesure de surface automatisée et le nettoyage. Il peut être ensuite utilisé par l’opérateur comme système de manutention flexible pour les retouches. Le deuxième démonstrateur introduit le concept de cellule robotique reconfigurable. Il repose sur la commande numérique par ordinateur (CNC) conventionnelle, un protocole de conception assistée par ordinateur (CAO) permettant de convertir des modèles spatiaux ou géométriques en représentations numériques. Pour cela, SYMPLEXITY a intégré des technologies de finition abrasive, de polissage par jet de fluide ainsi qu’un système de mesure optique de surface. La configuration modulaire de la cellule robotique permet d’utiliser séparément les deux processus de finition ou d’en faire un usage complémentaire. Comme l’explique Sebastian Hähnel, coordinateur du projet, «la finition abrasive permet d’obtenir des taux d’enlèvement de matière relativement élevés, tandis que le polissage au jet de fluide offre une meilleure accessibilité avec les outils, dans la mesure où il y a moins de contraintes en termes de taille de construction de ces outils.» La programmation automatisée des séquences de polissage et le contrôle flexible des paramètres de la machine, comme par exemple la force appliquée, permettent à un porte-outil souple d’offrir une meilleure imitation de ce que l’on appelle le «toucher du doigt». Il est important de noter que la cellule robotique prend en charge l’apprentissage automatique, se nourrissant à la fois de l’expérience robotique et des connaissances humaines. Bientôt une finition complexe autonome Selon M. Hähnel, «avoir eu l’opportunité de présenter SYMPLEXITY avec sa cellule robotique reconfigurable, au salon Automatica 2018 de Munich, a constitué un des moments forts du projet. Le concept a suscité beaucoup d’intérêt et a permis d’initier de nouvelles relations avec des clients et de futurs partenaires potentiels du projet.» Les solutions SYMPLEXITY permettent de connecter les personnes, les données et les machines. Les outils de fabrication symbiotiques homme-robot et les systèmes de contrôle de la qualité, regroupés au sein d’une seule entité, devraient permettre d’appliquer un contrôle robotique autonome à 80 % des travaux de polissage manuels actuels. Cela donnera aux entreprises européennes du secteur du moulage et des matrices un avantage concurrentiel sur les pays qui dépendent d’une main-d’œuvre meilleur marché et leur permettra de maintenir les prix des produits à un faible niveau.
Mots‑clés
SYMPLEXITY, robot, polissage, automatisé, cellule robotique, manuel, collaboratif, industriel, finition de surface, symbiotique, reconfigurable, métrologie, HoloLens
