Fabrication numérique
Les équipes robotiques peuvent réduire leur délai de mise sur le marché grâce à des plateformes de fabrication numérique qui relient prototypage, validation, sourcing et production dans un même flux de travail. Les entreprises de robotique doivent passer plus vite du concept à la production, tout en conservant fiabilité et performance.1 La fabrication numérique désigne l’intégration de technologies, d’outils et de processus digitaux dans les activités industrielles afin d’améliorer l’efficacité, la flexibilité et la productivité.7 Aussi appelée Industrie 4.0, elle s’appuie sur les technologies informatiques pour rendre les processus de production plus efficaces, évolutifs et agiles.9
Le vrai défi, c’est que le développement matériel en robotique combine systèmes mécaniques, électronique et logiciel, et que chaque itération exige une validation physique.6 Les entreprises de robotique s’éloignent des modèles d’approvisionnement fragmentés et recherchent des partenaires capables d’accompagner tout le cycle de vie, des premiers prototypes jusqu’à la production.1 Beaucoup d’équipes se tournent vers des services avancés de prototypage rapide pour applications robotiques, capables de regrouper ces expertises dans un seul flux de travail.1
Pourquoi la rapidité compte
Les équipes robotiques adoptent de plus en plus des plateformes de fabrication numérique qui prennent en charge le développement produit de bout en bout et permettent de monter en cadence sans changer de partenaire en cours de route.1 Ces plateformes transforment le prototypage et la production en supprimant les pertes de temps propres aux workflows traditionnels.1 La fabrication numérique utilise des logiciels avancés, l’analyse de données, des équipements connectés et des opérateurs connectés pour fluidifier la conception, la production et la maintenance.7
L’approche plateforme est essentielle, car l’objectif de la fabrication numérique est de numériser tout le processus industriel, de la conception à la production, à l’aide de logiciels de simulation de fabrication.9 Les industriels peuvent simuler virtuellement tout le cycle de vie d’un produit dans une usine numérique.9 L’utilisation du jumeau numérique dans l’industrie intelligente peut réduire le time-to-market en permettant de concevoir et d’évaluer les processus de fabrication dans des environnements virtuels.5
Construire un seul flux de travail
Le point de départ concret consiste à remplacer les passages de relais dispersés par des plateformes de fabrication capables de gérer ensemble l’intention de conception, les retours sur la fabricabilité, le prototypage physique et la planification de production.1 Un modèle de fabrication en guichet unique peut accélérer le passage du fichier CAO à la pièce physique et soutenir une exécution rapide, du prototype à la production.2 RapidAccu est présenté comme disposant de capacités de fabrication incluant l’usinage CNC avancé, le moulage par injection, la tôlerie et le moulage sous pression.2
Les équipes robotiques doivent privilégier des partenaires capables de produire des géométries complexes et de respecter des tolérances strictes lorsque des composants haute performance sont nécessaires.2 RapidAccu indique que les ingénieurs ont besoin de partenaires de fabrication capables de livrer des géométries complexes avec des tolérances serrées.2 La même approche industrielle met en avant des centres de fraisage et de tournage 3, 4 et 5 axes de pointe, associés à des pratiques rigoureuses d’assurance qualité.2
Valider plus tôt
Pour réduire le délai de mise sur le marché en robotique, les workflows numériques doivent intégrer la validation plus tôt, car l’itération physique reste l’un des principaux goulots d’étranglement du développement robotique.6 L’usage du jumeau numérique dans l’industrie intelligente permet aux équipes de concevoir et d’évaluer les processus de fabrication dans des environnements virtuels.5 La fabrication numérique crée un environnement interconnecté où machines, personnes et processus communiquent en temps réel.7
La simulation est précieuse, car la fabrication numérique peut reproduire virtuellement tout le cycle de vie d’un produit dans une usine numérique.9 L’évaluation virtuelle des procédés peut aider les équipes à repérer les problèmes de fabrication avant que les étapes physiques de production ne consomment du temps.5 Les technologies d’opérateur connecté, le cloud computing et l’Intelligence Artificielle figurent parmi les outils qui soutiennent la fabrication numérique.7
Choisir des procédés flexibles
Le développement robotique gagne souvent à s’appuyer sur des procédés flexibles, car les équipes peuvent avoir besoin, selon les étapes, de pièces usinées, moulées, en métal fabriqué, moulées sous pression ou produites en fabrication additive.2 Les capacités de fabrication de RapidAccu incluent l’usinage CNC, le moulage par injection, la tôlerie et le moulage sous pression.2 L’impression 3D est décrite comme un outil permettant de fabriquer de nombreux types d’objets, même si les plastiques FDM de bureau ne sont pas toujours le premier choix pour des applications moteur exigeantes.3
La fabrication additive avancée évolue aussi vers des rôles de production industrielle dans des applications spécifiques.4 La vision affichée d’Axtra3D était de permettre la production en petite série et de créer un pont entre fabrication traditionnelle et fabrication additive.4 Une initiative de fabrication additive titane vise à contribuer à l’industrialisation de l’AM titane pour de grandes aérostructures produites avec la technologie Laser Metal Deposition with Wire.4
Réduire les tâches manuelles
Réduire le délai de mise sur le marché en robotique ne consiste pas seulement à fabriquer les pièces plus vite ; il faut aussi éliminer les tâches manuelles et monotones des processus industriels.8 La Robotic Process Automation peut faire gagner du temps et limiter les erreurs humaines dans les opérations de production.8 La fabrication numérique utilise des équipements connectés, l’analyse de données et des logiciels avancés pour rationaliser les processus de production et de maintenance.7
La pression sur les coûts influence aussi le choix des plateformes, car RapidAccu indique que des workflows de fabrication efficaces, l’automatisation avancée et les économies d’échelle peuvent réduire les frais généraux et les coûts de traitement.2 La fabrication numérique vise à optimiser la conception produit et les processus industriels, tout en contribuant à la réduction des coûts produit et à la simplification de la chaîne d’approvisionnement.9 Les dirigeants industriels de la robotique subissent une pression croissante pour faire plus avec moins de ressources, près de la moitié étant décrits comme confrontés à cette difficulté.6
Comment l’appliquer
Premièrement, les équipes robotiques doivent cartographier chaque boucle de prototypage, de la validation CAO à la pièce physique, car un sourcing fragmenté peut ajouter de la complexité et ralentir les itérations.1 Deuxièmement, elles doivent choisir des plateformes de fabrication capables de prendre en charge le développement produit de bout en bout, car la possibilité de monter en cadence sans changer de partenaire en cours de route est identifiée comme un moteur d’adoption.1 Troisièmement, elles doivent utiliser des environnements virtuels pour concevoir et évaluer les processus de fabrication avant de lancer des réalisations physiques.5
Quatrièmement, les équipes doivent associer chaque composant au procédé de fabrication le plus adapté disponible via la plateforme, car le modèle de guichet unique cité inclut l’usinage CNC, le moulage par injection, la tôlerie et le moulage sous pression.2 Cinquièmement, elles doivent connecter, autant que possible, opérateurs, machines et processus en temps réel, car la fabrication numérique est décrite comme un environnement fortement interconnecté.7 Sixièmement, elles doivent utiliser l’automatisation pour réduire les tâches répétitives en production, car la Robotic Process Automation est associée au gain de temps et à la réduction des erreurs humaines.8
Ce qu’il faut surveiller
Le prochain avantage concurrentiel pour réduire le time-to-market des workflows numériques en robotique viendra probablement d’une meilleure connexion entre validation virtuelle, prototypage rapide et montée en production, car les plateformes de fabrication numérique prennent déjà en charge le développement de bout en bout et les jumeaux numériques peuvent réduire le délai de mise sur le marché grâce à l’évaluation virtuelle des procédés.15 La fabrication additive restera un sujet clé à suivre, car des entreprises développent des passerelles de production en petite série entre fabrication traditionnelle et fabrication additive.4 Les équipes robotiques doivent aussi surveiller la manière dont les plateformes de fabrication numérique combinent simulation, opérations connectées et automatisation industrielle, car chacune de ces capacités est décrite comme faisant partie de la fabrication numérique ou de la transformation industrielle.789