Schwaig, juillet 2024 - Le célèbre fabricant suisse d'outils à main PB Swiss Tools AG a récemment installé l'une des solutions de moulage par injection les plus innovantes sur son site de production en Suisse. Conçu pour stimuler la productivité et maximiser la précision de fabrication, le système entièrement automatisé valide l'expertise de Sumitomo (SHI) Demag dans l'ingénierie de cellules de moulage multicomposants hautement complexes.
Fruit d'une collaboration totale, la cellule comprend une machine de moulage par injection IntElect de 350 tonnes, efficace et économe en énergie. Équipée de la dernière technologie de moulage multi-composants de l'entreprise, elle peut mouler trois matériaux différents, dont le MuCell pour la partie interne de la poignée de l'outil. Suivant un processus en quatre étapes, la cellule utilise un robot ABB à 6 axes couplé à un entraînement par plaque d'indexation pour tourner, présenter et retirer le composant en toute transparence à la fin de chaque étape de surmoulage. La réception de l'installation à Schwaig a eu lieu à la fin du mois de mai 2024, suivie de la livraison en Suisse en juillet. La mise en service est prévue pour la fin du mois d'août.
Adoption précoce de la technologie
PB Swiss Tools est considéré comme un "client phare" en Suisse, rapporte Urs Kocher, chef de projet de MAPAG Maschinen AG, Berne, la société qui représente Sumitomo (SHI) Demag en Suisse. "Nous sommes extrêmement fiers d'avoir soutenu un client aussi prestigieux. Cela n'a été possible que grâce au travail acharné et aux efforts diligents de toutes les parties impliquées - de la planification du projet à la mise en œuvre et à la livraison au client. Sumitomo (SHI) Demag a pu apporter son expertise en tant que leader incontesté dans le domaine des presses à injecter tout-électriques, de la technologie multi-composants, des applications spéciales et de l'automatisation ", ajoute M. Kocher.
La ligne de production est synonyme de flexibilité. Outre la fabrication de nouvelles poignées de forme ergonomique pour de nouveaux produits, la ligne est également en mesure de fabriquer une grande variété de tailles de poignées à partir du portefeuille de produits PB Swiss Tools existant. Pour la plupart des produits, la partie intérieure du manche est moulée à l'aide de la technologie de mousse MuCell afin de réduire le poids et d'augmenter la stabilité dimensionnelle. Le noyau du manche est ensuite surmoulé avec un matériau rigide pour accroître la stabilité et la résistance. Le processus se termine par l'application d'un surmoulage en TPE pour offrir aux utilisateurs une prise en main plus souple et plus ergonomique. Grâce à la reconnaissance des pinces, chaque phase du processus de surmoulage sélectionne les instructions correctes des données de l'outil et le poids du matériau. Cette seule étape a constitué un défi complexe à relever en raison de la configuration de l'outil de moulage et de la variété des polymères utilisés.
Au cœur de la cellule de production entièrement fermée se trouve une machine IntElect 350/830-1100H-450L-450Y. Offrant une précision maximale grâce à des mouvements parallèles et dynamiques, le grand espace du moule, combiné à un dégagement important de la barre d'attache, optimise l'enveloppe de travail. "En principe, il y a quatre stations de moulage et de surmoulage", explique Klaus Rahnhöfer, ingénieur principal en développement commercial pour l'automatisation et la robotique chez Sumitomo (SHI) Demag. M. Rahnhöfer est un expert reconnu dans le domaine de la technologie multi-composants, avec une grande expérience dans l'ingénierie mécanique et des outils, ainsi que dans les solutions d'automatisation intégrées. Kocher et Rahnhöfer ont tous deux conçu et exécuté le projet du début à la fin.
Le processus en plusieurs étapes
Au premier poste, du côté opérationnel de la cellule de production, le noyau central de la poignée de l'outil est fabriqué à l'aide de la technique de moussage MuCell. Lorsque l'outil s'ouvre, l'éjecteur se déplace vers l'avant et soulève la plaque, la faisant tourner de 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. L'éjecteur revient et l'outil se referme. "Les pièces sont placées dans la station suivante en rétractant la plaque d'indexation", explique M. Rahnhöfer.
La deuxième station est l'unité d'injection en L. Elle est située dans la partie inférieure de la machine. Elle est située dans la partie inférieure de l'outil. Ici, les noyaux de la poignée intérieure sont surmoulés avec un matériau plus dur pour accroître la stabilité et la résistance. Après l'ouverture, l'éjecteur avance et soulève la plaque, la fait tourner de 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, revient et referme l'outil.
La troisième station est l'unité d'injection en Y. Ici, un composant souple en TPE pour les couples de préhension élevés est appliqué à la poignée du produit. Enfin, à la quatrième station, chaque pièce est décapée par un tire-noyau et un racleur hydrauliques. Cette étape est située au sommet de l'outil de moulage, là où il n'y a pas d'inserts profilés. Cela permet au moule de rester fermé afin que les trois processus d'injection puissent se poursuivre sans interruption. "Les poignées sont montées de part et d'autre de leur colonne vertébrale afin que le robot puisse les dénuder et les retirer", précise M. Rahnhöfer.
Une conception unique pour un temps de cycle réduit
Grâce à une conception efficace qui permet de retirer le produit en même temps que les processus de surmoulage, le temps de cycle global est réduit d'environ cinq secondes. "C'est tout à fait spectaculaire", note M. Rahnhöfer.
Évoquant d'autres caractéristiques particulières du projet, M. Rahnhöfer attire l'attention sur le positionnement individuel de chaque étape d'injection : "Afin de simplifier le changement de vis, nous avons délibérément choisi de disposer les trois unités d'injection horizontalement, la deuxième (L) à un angle de 90 degrés et la troisième (Y) à un angle de 40 degrés."
Pour relever un autre défi potentiel - la hauteur de plafond de 3,3 mètres dans le hall de production - un robot ABB à 6 axes de S.A.R. a été choisi. Cela a permis à l'équipe de conception de placer le robot sur une base plus élevée afin qu'il puisse atteindre les barres de la machine de moulage par injection, retirer le produit par le haut et placer les pièces finies sur un tapis roulant, confirme M. Rahnhöfer. "Parallèlement, nous avons tenu compte de la gamme de produits existante de l'entreprise, en veillant à ce que le système et le robot soient compatibles avec la manipulation et le surmoulage de toutes les gammes", ajoute le spécialiste de l'automatisation.
La précision au rendez-vous
PB Swiss Tools construit les pinces pour les poignées d'outils elles-mêmes, en les adaptant aux différentes tailles des UGS. "Chaque nouvelle taille de poignée nécessite trois paires de nouveaux inserts. L'outilleur a fait un excellent travail ici", affirme Klaus Rahnhöfer, soulignant que, combiné à la précision du moulage sur des machines tout-électriques, cela permet de réduire le gaspillage de matériaux. "Comme le projet comporte de nombreuses variantes de produits, de nombreux changements d'inserts et de pinces sont nécessaires. Une grande précision est essentielle pour maintenir le taux de rebut au démarrage aussi bas que possible", résume-t-il.
La série IntElect est réputée pour sa précision et son efficacité. Cela est dû en grande partie aux servomoteurs de la société, conçus et fabriqués en interne par Sumitomo (SHI) Demag. Le dosage est entièrement électrique afin de garantir le plus haut degré de précision. La machine est également équipée d'un système unique de traction automatique du côté de l'exploitation. "Les tire-fonds ne sont normalement utilisés que dans les machines hydrauliques, mais nous les avons adaptés à nos machines tout-électriques", rapporte Rahnhöfer. En outre, le servomoteur de l'entraînement de l'index a été intégré dans le système de commande.
"La précision de la machine de moulage par injection tout-électrique était un élément important", confirme Mathias Gerber, responsable de l'ingénierie plastique chez PB Swiss Tools. Cependant, la qualité du service et les technologies innovantes répondant à toutes les exigences de l'entreprise ont été des facteurs décisifs dans le choix de Sumitomo (SHI) Demag. "Nous avons approché plusieurs fabricants de machines, mais la solution de Schwaig était de loin la meilleure", confirme-t-il. "Grâce à la suppression de la quatrième position dans l'outil fermé, nous gagnons du temps de cycle, ce qui nous permettra d'obtenir un retour sur investissement plus rapide. L'utilisation d'un entraînement indexé plutôt que de robots a également été un avantage persuasif qui a convaincu notre équipe de direction de soutenir cet investissement", ajoute M. Gerber.
L'enthousiasme suscité par ce projet s'est répercuté sur l'ensemble de l'usine. Urs Wespi, directeur de production à l'usine de moulage par injection de PB Swiss Tools, témoigne : "Des décennies d'expérience avec la technologie installée par Sumitomo (SHI) Demag et l'agence MAPAG me remplissent de confiance. Les machines ne sont pas sujettes aux pannes. Cependant, lorsque vous avez besoin d'aide, le service de l'équipe est toujours excellent. Si une erreur ne peut être résolue par l'assistance téléphonique, un technicien de maintenance se rend sur place dans les 24 heures. Peu de fabricants de machines sont aussi réactifs".
À l'image de cet engagement sans compromis en faveur de la qualité, le fabricant d'outils suisse affirme que ce n'est pas une coïncidence s'il "travaille avec les meilleurs". Comme Sumitomo (SHI) Demag, c'est ce développement constant pour répondre aux exigences les plus élevées de leurs utilisateurs qui les motive. PB Swiss Tools produit environ 13 millions d'outils à main professionnels et de dispositifs médicaux par an, tous développés et fabriqués en Suisse. La plupart de leurs 3 000 produits ergonomiques sont garantis à vie.