Schwaig, juillet 2024 – Le célèbre fabricant suisse d’outils à main PB Swiss Tools AG a récemment mis en place l’une des solutions de moulage par injection les plus innovantes dans son site de production en Suisse. Conçu pour accroître la productivité et optimiser la précision de fabrication, ce système entièrement automatisé confirme l’expertise de Sumitomo (SHI) Demag dans la conception de cellules de moulage multicomposants hautement complexes.
Fruit d’une collaboration étroite, la cellule comprend une presse à injection IntElect de 350 tonnes, à la fois efficace et économe en énergie. Équipée de la toute dernière technologie de moulage multicomposants de l’entreprise, elle permet de mouler trois matériaux différents, dont le MuCell pour la partie interne du manche de l’outil. Suivant un processus en quatre étapes, la cellule utilise un robot ABB à 6 axes couplé à un système d’entraînement à plateau indexé pour faire pivoter, présenter et retirer le composant de manière fluide une fois chaque étape de surmoulage terminée. La réception de l’installation à Schwaig a eu lieu fin mai 2024, suivie de la livraison en Suisse en juillet. La mise en service est prévue pour fin août.
Des pionniers dans l’adoption de cette technologie
PB Swiss Tools est considéré comme un « client phare » en Suisse, rapporte Urs Kocher, chef de projet chez MAPAG Maschinen AG, à Berne, la société qui représente Sumitomo (SHI) Demag en Suisse. « Nous sommes extrêmement fiers d’avoir accompagné un client aussi prestigieux. Cela n’a été possible que grâce au travail acharné et aux efforts assidus de toutes les parties impliquées – de la planification du projet à sa mise en œuvre, en passant par la livraison au client. Sumitomo (SHI) Demag a pu apporter son expertise en tant que leader de premier plan dans les presses à injection tout-électriques, la technologie multicomposants, les applications spéciales et l’automatisation », ajoute M. Kocher.
La ligne de production incarne la flexibilité. Outre la fabrication de nouvelles poignées ergonomiques destinées à de nouveaux produits, la ligne est également capable de produire une grande variété de tailles de poignées issues de la gamme existante de PB Swiss Tools. Pour la plupart des produits, la partie interne de la poignée est moulée à l’aide de la technologie de mousse MuCell afin de réduire le poids et d’améliorer la stabilité dimensionnelle. Le noyau de la poignée est ensuite surmoulé avec un matériau rigide pour accroître la stabilité et la résistance. Le processus s'achève par l'application d'un surmoulage en TPE afin d'offrir aux utilisateurs une prise en main plus souple et plus ergonomique. Grâce à la reconnaissance par préhenseur, chaque phase du processus de surmoulage sélectionne les instructions de données d'outillage et le poids d'injection du matériau appropriés. Ce seul aspect constituait un défi complexe à relever en raison de la configuration du moule 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, son vaste espace de moulage, combiné à un grand passage libre entre colonnes, optimise l’enveloppe de travail. « En principe, il y a quatre stations de moulage et de surmoulage », explique Klaus Rahnhöfer, ingénieur senior en développement commercial au sein du département Automatisation et robotique chez Sumitomo (SHI) Demag. M. Rahnhöfer est un expert reconnu en technologie multicomposants, doté d’une vaste expérience en ingénierie des outils et en génie mécanique, ainsi qu’en solutions d’automatisation intégrées. MM. Kocher et Rahnhöfer ont tous deux conçu et mené à bien le projet de A à Z.
Le processus en plusieurs étapes
À la première station, située du côté opérationnel de la cellule de production, le noyau central du manche de l’outil est fabriqué à l’aide de la technique de moussage MuCell. Lorsque le moule s’ouvre, l’éjecteur avance et soulève la plaque, en la faisant pivoter de 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. L’éjecteur revient en position initiale et le moule se referme. « Les pièces sont placées dans la station suivante par le retrait de la plaque d’indexation », explique M. Rahnhöfer.
La deuxième station est l’unité d’injection en L. Elle est située dans la partie inférieure du moule. Ici, les noyaux intérieurs de la poignée sont surmoulés avec un matériau plus dur afin d’accroître la stabilité et la résistance. Après l’ouverture, l’éjecteur avance et soulève la plaque, la fait pivoter de 90 degrés supplémentaires dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, revient en position initiale et referme le moule.
La troisième station est l’unité d’injection en Y. Ici, un composant souple en TPE, conçu pour offrir un couple de préhension élevé, est appliqué sur la poignée du produit. Enfin, à la quatrième station, chaque pièce est démoulée à l’aide d’un extracteur de noyau hydraulique et d’un racleur. Cette étape se situe dans la partie supérieure du moule, 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 dérouler sans interruption. « Les poignées sont montées de part et d’autre de leur arête centrale afin de pouvoir être éjectées et retirées par le robot », précise M. Rahnhöfer.
Une conception unique pour réduire la durée du cycle
Grâce à cette conception efficace, qui permet de retirer le produit en même temps que les processus de surmoulage, la durée totale du cycle est réduite d’environ cinq secondes. « C’est tout à fait spectaculaire », note M. Rahnhöfer.
Évoquant d’autres particularités du projet, M. Rahnhöfer attire l’attention sur le positionnement individuel de chaque étape d’injection et précise : « 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 sous plafond de 3,3 mètres dans le hall de production –, un robot ABB à 6 axes de la société S.A.R. a été sélectionné. Cela a permis à l’équipe de conception de placer le robot sur une base surélevée, lui permettant ainsi de passer au-dessus des barres de la presse à injection, de retirer les produits par le haut et de déposer les pièces finies sur un tapis roulant, confirme M. Rahnhöfer. « Parallèlement, nous avons pris en compte la gamme de produits existante de l’entreprise afin de garantir la compatibilité du système et du robot pour la manutention et le surmoulage de toutes les gammes », ajoute le spécialiste en automatisation.
La précision avant tout
PB Swiss Tools fabrique elle-même les pinces destinées aux manches d’outils, en les adaptant aux différentes tailles de références. «Chaque nouvelle taille de préhension nécessite trois paires de nouveaux inserts. L’outilleur a fait un excellent travail à ce niveau», affirme Klaus Rahnhöfer, soulignant que cela, combiné à la précision de moulage sur les machines tout-électriques, contribue à réduire le gaspillage de matière. « Étant donné que le projet implique de nombreuses variantes de produits, de nombreux changements d’inserts et de pinces sont nécessaires. Une grande précision est essentielle pour maintenir les rebuts de démarrage aussi bas que possible », résume-t-il.
La série IntElect est réputée pour sa haute précision et son efficacité. Cela tient en grande partie aux servomoteurs de l’entreprise, conçus et fabriqués en interne par Sumitomo (SHI) Demag. Le dosage est entièrement électrique afin de garantir le plus haut degré de précision. La conception de la machine intègre également un système unique de traction automatique des colonnes du côté opérateur. « Les palans de colonnes ne sont normalement utilisés que sur les machines hydrauliques, mais nous les avons adaptés à nos machines tout-électriques », explique M. Rahnhöfer. De plus, le servomoteur de l’entraînement d’indexation a été intégré au système de commande.
«La précision de la presse à injection tout-électrique était un critère important», confirme Mathias Gerber, responsable de l’ingénierie des plastiques chez PB Swiss Tools. Toutefois, la qualité du service après-vente et les technologies innovantes répondant à l’ensemble des exigences de l’entreprise ont été des facteurs décisifs dans le choix de Sumitomo (SHI) Demag. « Nous avons contacté plusieurs fabricants de machines, mais la solution proposée par Schwaig était de loin la meilleure », confirme-t-il. « Grâce au retrait depuis la quatrième position dans le moule fermé, nous gagnons du temps de cycle, ce qui nous permettra au final d’obtenir un retour sur investissement plus rapide. Le recours à un entraînement indexé plutôt qu’à des robots a également constitué un avantage convaincant qui a incité notre équipe de direction à soutenir cet investissement », ajoute M. Gerber.
L’enthousiasme suscité par ce projet a fait écho dans toute l’usine. Urs Wespi, responsable de production à l’usine de moulage par injection de PB Swiss Tools, rapporte : « Des décennies d’expérience avec les technologies installées par Sumitomo (SHI) Demag et l’agence MAPAG me donnent toute confiance. Les machines sont fiables. Et pourtant, lorsque l’on a besoin d’assistance, le service fourni par l’équipe est toujours excellent. Si une panne ne peut être résolue par assistance téléphonique, un technicien de maintenance intervient dans les 24 heures. Peu de fabricants de machines font preuve d’une telle réactivité. »
En écho à cet engagement sans compromis envers la qualité, le fabricant d’outils suisse affirme que ce n’est pas un hasard s’il « travaille avec les meilleurs ». À l’instar de Sumitomo (SHI) Demag, c’est cette évolution constante visant à répondre aux exigences les plus élevées de ses utilisateurs qui le motive. PB Swiss Tools produit chaque année environ 13 millions d’outils à main professionnels et de dispositifs médicaux, tous développés et fabriqués en Suisse. Bon nombre de ses 3 000 produits ergonomiques bénéficient d’une garantie à vie.