l’évolution des technologies manufacturières -...

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L’évolution des

technologies

manufacturières

Usine

La Pocatière

CRITM, Centre Bombardier

Présentateur : Gaston Morneau

Date : 9 juin 2016

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2 1961 Usine Moto Ski 1971 Bombardier achète Moto Ski

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Fabrication / Conception Outillage

• Outillages spécialisés pour tous les postes de fabrication

• Conception utilisant découpe laser et assemblage tenons -mortaises

• Employés qualifiés et faible taux de roulement

• Expérience de projetsoutremer

Méthodes et Ingénieriede Production

• Expérience sur plus de 40 contrats

• Expertise pour revue de concept tenant compte des procédés et comportement des matériaux

• Ensemble des activités dans une seule usine

Technologies de Soudage

• Soudage par résistancedepuis > 40 ans

• Soudage GMAW robotisédepuis > 15 ans

• Soudage laser autogènedepuis > 7 ans

• FSW et HLAW prêts à industrialiser avec nospartenaires R&T

Expertise manufacturière unique

Usine de La Pocatière

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Expertise manufacturière unique (suite)


Robotique / Automatisation

• 14 (16) Robots utilisant 4 procédés

• Experts en robotique et automatisation

• Développement d’interfaces opérateur (HMI)

• Programmation hors-ligne (DELMIA)

• Compétences internes permettent autonomie et flexibilité

• Intégration de l’automatisation dans les outillages et les procédés

• Entretien et remise à niveau des équipements permet utilisation optimimalejusqu’à leur dépréciation complète.

R&T, Innovation & Réseautage

• Partenariat étroit avec OEM1, CCTT2

et CNRC3

• Équipes de travail multidisciplinaire

• Financement unique au Québec

• Bas coût et transfert de PI avec CCTT

• Financement MITACS avec universités

• Soudage laser hybride avec Novika

• Soudage Friction Malaxage robotiséavec le CNRC

1 OEM : Original Equipment Manufacturer, 2 CCTT : Centre Collégial de Transfert Technologique3 CNRC: Conseil National de Recherches Canada

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Opérations robotisées1


5 Cellules SPR

• Prototype 1989

• 14 contrats

• > 3 900 voitures

• > 11 700 SE majeurs

• > 46 000 000 points soudés

• Disponible pour production

3 Robots SPR

• Production 1992

• 9 contrats


• 6 200 SE majeurs

• > 13 900 000 points soudés


1 (1-1) Robots Soudage Arc

• Production 1999

• 6 contrats


• > 20 400 SE majeurs

• > 5 600 bogies


1 (1) Cellule Soudage Laser

• Production 2009

• 8 contrats

• > 10 500 carlines

• > 6 700 SE maj.

• > 17 200 pièces soudées

• Production sur MPM-10, Portails LRV

1(2) Cellule Collage robotisé

• Production 2012

• 1 contrat

• ~ 1 000 panneaux de plancher

• ~ 50 fenêtres

• ~ 25 cadres pare-brise

• Production sur MPM-10

Opérations robotisées1

Revisé 2016-06-03 G.M.

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Soudage par résistance

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Évolution des équipements manuels et assistés

ASSISTÉS

MANUELS

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Évolution de la technologie

Actuateurs (force)

Vérin multiplicateur

OHMA® Air / Huile

ServoGun

Courant / Torque

Vérin multiplicateur

B&C Air / Air

Exigences:

Forces élevées

Course variable

Dimensions limitées

Mouvement d’approche rapide

Contact doux avec l’assemblage à souder

Vérin hydraulique

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Mesure et contrôle

Mesure de force Jauges de contraintes

(+/- 50 lbf)

Contrôle de pression+/- 0,4 psi aux cylindres

(Ratio cylindre ~ 56)

Mesure de position Encodeurs absolus

(Résolution 8192 p/t)

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Distribution de courant

Transformateur

150 kVA

Sortie MF

Sortie AC

Pont de diodes

Sortie MFDC

Sortie DC

VOLTZA ® Transguns

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HMI avec écrans tactiles

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Robots

5 chariots automatisés 7 axes

Développement interne

Novika – Bombardier – Centerline

En production 1991

Enveloppe 1m*6m*30m

Force jusqu’à 4 500 lb

Courant max. 15-18 kA

Temps de cycle 8 sec et +

3 robots italiens Bisiach & Carrù 7axes

En production 1992

Enveloppe 2m*6m*30m

4 pinces interchangeables

Force jusqu’à 3 500 lb

Courant max. 12 kA

Temps de cycle 12 sec et +

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Soudage à l’arc

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Soudage à l’arc

Production

Acier Inoxydable

Faces et chassis

Acier Carbone

Avant Corps

Aluminium

Pavillons

~ 50 soudeurs

Centre Intégré en Soudage

1 Chef service

1 Ingénieur soudage

3 techniciens soudage

Centre Intégré en Soudage

Le Centre Intégré en soudage est responsable de l’émission des procédures de

soudage (WPS) pour les usines du Mexique

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Soudage laser autogène

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Cellule de soudage laser autogène

Soudage de module de face TR Soudage de tôles de pavillon TR

1 robot portique, 7 axes, 125 kg, 30 m. course, 3 zones

Laser fibre 5 kW IPG

Vitesse de soudage ~ 2,5 à 5 m/min

8 postes de chargement optimisent le temps masqué

Flux de pièces dans la cellule contrôlé par pile FIFO

Transport des pièces automatisé (2 AGV)

Système d’inspection ‘’In Process’’ intégré

Programmation hors ligne

2 AGV déplaçant un pavillon TR

1 AGV déplaçant un module de face TR

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Cellule de soudage laser1


4 620 Modules de face

Toronto Rocket

834 Tôles de pavillon

(480 TR, 40 +100 NJT, 160 AMT, 54 MTA)

10 540 Cintres de pavillon

Toronto Rocket

272 Bouts de voiture

164 NJT, 108 MTA

886 Tôles intérieures de face

MPM-10

111 Tôles sous-châssis

MPM-10

23 Portails de bout

8 Legacy, 15 Metrolinx

Cellule de Soudage Laser 1 en opération depuis 2009

Plus de 17 286 Sous-ensembles soudés le 03-06-2016 G.M.

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Améliorations et simplification du procédé manufacturier et du

design

PRÉVISIONS

Réduction des heures de soudage 30%

Réduction de l’empreinte manufacturière

Réduction du coût des outillages 50%

Réduction de la quantité de pièces 30%

Réduction de poids

RÉSULTATS

45% to 70%

> 50 %

> 50%

40%

6% to 13%

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Soudage laser vs par résistance: réduction des heures

Réduction temps homme 45% to 72%

Réduction temps machine ~ 90%

ORIGINES des RÉDUCTIONS

Laser 2 - 5 fois + rapide

Temps masqué

Améliorations design

Améliorations méthodes

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Améliorations procédé manufacturier: esthétique

Amélioration de l’apparence extérieure

Bout de voiture NJT soudé par résistance Bout de voiture NJT soudé laser

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Collage

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Robot de collage

Projet développé à l’interne

Panneaux de plancher Fenêtres de la cabine HMI

Pompe & Mélangeur

OPÉRATIONS de COLLAGE SIMPLIFIÉES1. Les pièces à coller sont sélectionnées par l’opérateur en

utilisant l’écran tactile convivial.

2. Ceci lance le programme approprié du robot qui

contrôle le débit de la pompe et qui ajuste sa vitesse et

sa position afin de produire le cordon requis pour la

pièce sélectionnée.

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Soudage laser hybride

5/8’’

1/2’’

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Soudage laser hybride HLAW

Avantages: vitesse du procédé & réduction de poids

Soudure HLAW • Vitesse: 1,0 m/min

• 1 passe

• Moins de matériel ajouté

• Réduction de poids ~ 1 à 2%

1

• Vitesse: 0,4 m/min

• 4 passes1

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4

Soudure GMAW

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Soudage laser hybride HLAW

Avantages: préparation de joint, résultats en fatigue

Soudure GMAW• Préparation joint

• Points de soudure (tacks)

Soudure HLAW• Pas de préparation

• Pas de points de soudure

Performance en fatigue

vs

courbes AWS

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Soudage laser hybride

Les résultats

Le procédé HLAW est prêt pour

l’industrialisation suivante:

Matériaux HSLA 50 (345 MPa), 80 (550 MPa)

100 (700 MPa)

Épaisseurs de 6 à 16 mm; possibilité: 19 mm

Configurations: joints en bout et en T

Variation de l’écartement de 0 à 2.0 mm

Le procédé a démontré une

très bonne répétitivité et une

qualité élevée des soudures.

Exemple de soudage laser hybride adaptatif réalisé en une seule passe dans de

l’acier 12 mm, sans préparation, avec un écartement variable de 0 à 2 mm

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Soudage par friction malaxage

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Soudage par friction malaxage (Aluminium)

Utilisation d’un robot 7 axes sur un axe linéaire

Utilisation de robots au lieu de machines CNC Le FSW utilisant un robot 7 axes 500 kg est mature

Preuve de concept pour usinage non guidé mécaniquement

Tests mécaniques et de fatigue pour assemblage avec différents procédés

Assemblage robotisé de modules structuraux

Soudage avec un procédé non-électrique d’une caisse complètement ‘’stuffée’’

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Collaboration / Innovation

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La principale organisation de recherche

et de technologie (ORT) du

Gouvernement du Canada.

o 3,500 employés

o Budget de 910 M$

o Développement de solutions

technologiques pour partenaires

industriels

o Transfert de technologies

o Licences de propriété intellectuelle

20 laboratoires au Canada donc un site spécialisé

axé sur la mise en forme de l’aluminium

et l’allègement des véhicules :

o Procédés de mise en forme de

pointe

o Soudage par fusion et par friction

o Assemblage multimatériaux

o Essais de durabilité

o Caractérisation à différente échelle

Expertise unique :

o Assemblage robotisé

o Développement et caractérisation de

matériaux

o Analyse et évaluation de l’échelle du

laboratoire à l’échelle de production

o Plus de 200 experts chevronnés au

service de l’industrie du transport

Des partenaires de recherche de calibre exceptionnel :

Conseil national de recherche Canada (CNRC)

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Un partenariat à proximité, une accessibilité unique

• Agile et innovant

• ~ 40 ingénieurs, scientifiqueset technologues

• Parmi les leaders mondiaux en soudage hybride laser/GMAW

• Soudage, rechargement, traitements thermiques et texturation par laser

• Laboratoire d’analyse, équipement de surveillance et diagnostic d’équipements

Un des laboratoiresles mieux équipés enAmérique du Nord

• 3 sources laser

• Laser fibre 15 kW

• Laser fibre 2 kW

• Laser picoseconde

• 3 enceintes laser

• 4 robots / 3 positionneurs

• Large éventail de têtes de procédés et optiques

Plus de 90 % des revenus en projetsindustriels

• Au-delà de 2 000 projetsréalisés pour plus de 400 clients industriels

• Développement de solutions technologiques pour ses partenaires industriels, transfert de technologie, propriété intellectuelle et brevets

Des institutions de R&D de classe mondiale

Novika : notre partenaire R&T en procédés laser

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Collaboration

Projets internationaux / La Pocatière

• Outillages d’assemblage de caisse, de pavillon, de soudage des panneaux latéraux et outillagepour bogies de BART

• Autre outillages pour LIRR, CTA et R-179

Mexique

Sahagun

• Conception et fabrication d’outillage pour l’assemblage de la caisse du projet Queensland

Inde

Savli

• Support TOT1 et TOT3 Gorlitz – Wroclaw

• Mesure de déformations ICX (Gorlitz)

Pologne

Wroclaw

• Support déploiement technologie laser

• 3 Ateliers et Inspection pré-livraison

RépubliqueTchèque

Ceska Lipa

• Conception, fabrication et implantation de 3 équipements de soudage par point pour contratAdélaide en mai 2013

• Support projet robotisation soudage par point

Australie

Dandenong

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Innovation

2010 - 2012

Concours Innovation 2011

3ième position BTAME


1ère position BTAME

30 spécialistes en soudage

de 12 sites de BT se

rencontrent pour partager

leur expertise en soudage

laser en Avril 2010

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Innovation

2012 - 2014

Développement Laser

Novembre 2012

1er prix de ADRIQ1


Finaliste BTAME


1ère position BT (Mature Solution)

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Innovation & développement

Poteaux ‘’ORIGAMI’’

Raidisseurs et cornières intégrés aux poteaux

Développement en cours,

réduction pièces, poids,

et longs délais livraison

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Innovation & développement

Module de face R-179 soudé en laser ‘’remote’’ ‘as is’

Première maquette

/ ‘’as is’’

Le soudage laser ‘’remote’’ permet de souder à des

endroits impossibles avec le rouleau presseur

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ALUMINIUM

• Assemblage utilisant combinaison de procédés

• Fabrication robotisée de modules structuraux *

• Assemblage robotisé de caisse avec procédé de soudage non-électrique

ACIER CARBONE

• Mesure caisses et modélisation des déformations de soudage

• Robotisation mesure, soudage et dressage*

• Soudage laser hybride avec 2 robots*

ACIER INOXYDABLE

• Caractérisation du soudage laser pour FEA

• Fabrication mécano-soudé (origami) vs ¨stretch et rollforms¨*

• Système de confinement pour soudage laser*

• Soudage laser Scanner + inspection (Pré-In-Post)

Projets R&T

En cours et triennal

* Projets soumis pour brevets

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ANALYSE TOPOLOGIQUE

• Développer une méthode d’optimisation topologique

• Utiliser l’optimisation topologique pour:

• réduire le poids de composants standards

• la conception pour utilisation de matériaux composites

• la conception pour utilisation de fabrication additive

COMPOSITES

• Passer tests feu, fumée et toxicité

• Plan de développement pour introduction rentable dans produits

• Introduction de composites dans la caisse et les bogies

FABRICATION ADDITIVE

• Développer l’expertise interne permettant l’analyse et la conception

• Plan de développement pour introduction rentable dans produits

• Introduction de la fabrication additive dans la caisse et les bogies

Projets R&T

En cours et triennal

* Projets soumis pour brevets

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Notre aspiration

Centre d’expertise des technologies de fabrication

Solide réputation de fabricant de caisses auprès des autorités de transport

• Caisses en acier inoxydable

• Caisses en acier

• Caisses en aluminium

Expertise

• L’usine la plus expérimentée en soudage de BT AME

• Méthodes et industrialisation développés pour plus de 40 contrats

• Conception et fabrication d’outillage qui supporte les autres usines BT AME

• Capacité de développement et de contrôle des technologies de fabrication

Opérations robotisées pour le soudage des S/E majeurs

• Employés expérimentés et faible taux de roulement du personnel

• Développement des logiciels et contrôles des équipements de production

• Flexibilité et utilisation des équipements en temps masqué

R&D et nouvelles technologies

• Expertise en gestion et implantation de nouvelles technologies

• Leadership en R&D / innovation pour les équipments & procédés manufacturiers

• Réseau efficace avec les universités et les CCTT

• Accès à du financement des gouvernements et programmes de R&D

l’évolution des technologies manufacturières -...

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