La robotique et l’automatisation dans la fabrication de produits en bois et de meubles: Par où commencer

Selon l’OCDE, les secteurs de la fabrication de produits en bois et de la fabrication de meubles affichent une faible intensité technologique. La bonne nouvelle, c’est qu’il y a beaucoup de possibilités d’intégrer la robotique dans les processus de production. Les avantages d’une telle démarche sont nombreux.

La sécurité, par exemple, est une préoccupation importante dans les deux secteurs, car le personnel doit:

• déplacer et manipuler des poutres et des panneaux lourds et de grande taille
• travailler avec des scies, des perceuses et d’autres outils tranchants
• appliquer des peintures et des revêtements industriels qui contiennent des solvants puissants et inflammables.

Les robots peuvent rendre ces tâches beaucoup plus sûres, contribuant ainsi à prévenir les accidents et à accroître la satisfaction du personnel.

L’automatisation peut également contribuer à accroître la productivité, à réduire les besoins et les coûts de main-d’œuvre et à améliorer l’uniformité et la qualité de la production.

Dans cet article, nous présentons les trois applications de la robotique qui peuvent aider à automatiser les processus dans les entreprises des secteurs de la fabrication de produits en bois et de la fabrication de meubles.

Nous avons sélectionné ces applications parce qu’elles sont très répandues dans les deux secteurs, mais aussi parce qu’elles peuvent être mises en place dans un contexte de volume faible et de diversité élevée, typique de l’industrie canadienne. Les applications sont les suivantes:

• ponçage
• peinture et revêtement
• manutention et transfert

Ponçage

Les robots de ponçage sont utilisés pour automatiser le processus de ponçage d’un certain nombre de surfaces. Ils peuvent généralement effectuer certaines tâches de ponçage de base, telles que les suivantes:

• le ponçage à bande
• le ponçage orbital
• le ponçage orbital aléatoire

Certains robots sont également capables d’effectuer des opérations de polissage et de lustrage.

Grâce à des technologies de détection de la pression, les robots de ponçage sont capables de poncer les pièces rapidement et régulièrement, ce qui permet d’obtenir des bords et des surfaces lisses.

Les robots de ponçage peuvent accroître considérablement la sécurité des travailleuses et des travailleurs. Le ponçage est une tâche fastidieuse et salissante. L’utilisation d’une machine évitera à vos travailleuses et travailleurs de subir des blessures dues aux vibrations ou aux mouvements répétitifs ou d’inhaler des poussières et d’autres produits chimiques nocifs.

Par rapport à un être humain, une ponceuse vous aidera également à réduire les déchets liés aux abrasifs que vous utilisez. Un robot collaboratif (cobot), par exemple, sait précisément combien de mètres linéaires de planches il a poncés et peut être programmé pour demander un changement de papier de verre exactement au bon moment. Cela permettra non seulement de réduire les déchets, mais aussi d’améliorer la qualité, puisque vos abrasifs seront toujours utilisés dans le respect de leurs spécifications de rendement.

La réduction des coûts est un autre avantage connexe. Bien sûr, les robots réduiront vos coûts de main-d’œuvre, mais surtout, ils permettront de limiter le gaspillage de matériaux causé par l’erreur humaine. En améliorant l’efficacité, vous augmentez la productivité et la rentabilité.

Chaque produit est unique et certains produits peuvent être moins adaptés au ponçage robotisé. Si vous devez poncer des pièces complexes présentant plusieurs concavités, par exemple, la programmation peut devenir trop complexe pour justifier l’utilisation de robots. Cependant, un grand nombre de produits et pièces, des portes aux étagères en passant par les dessus de table, seront parfaitement compatibles avec un ponçage automatisé, même si vos volumes de production sont modestes.

Coût d’un robot de ponçage

La plupart des robots collaboratifs (cobots) de ponçage et de traitement de la surface coûtent entre 90 000 $ et 180 000 $. La programmation des cobots peut entraîner des coûts supplémentaires. Les robots industriels coûtent entre 95 000 $ et 115 000 $ pour des charges utiles de 20 à 80 kg. Toutefois, n’oubliez pas que les robots ne représentent qu’une fraction du coût total de l’installation d’une nouvelle machine dans votre usine.

Peinture et revêtement

Les robots de peinture et de revêtement sont utilisés pour appliquer de la peinture et des revêtements sur des pièces et des produits.

Tout comme les robots de ponçage, les robots de peinture peuvent réellement contribuer à améliorer la sécurité dans votre entreprise. La peinture elle-même n’est pas nécessairement toujours dangereuse, mais les solvants et les additifs peuvent créer des émanations hautement inflammables. Les robots sont conçus en conséquence, renfermant tout ce qui est électronique dans leur coque afin d’éviter que les gaz ne soient enflammés par une étincelle dans la machine, par exemple, ce qui garantit un environnement opérationnel sécuritaire. Et si le pire devait arriver, la plupart des robots sont en fait antidéflagrants.

Avec une longue portée, un poignet creux pour la gestion des tuyaux et des géométries flexibles, un robot de peinture peut travailler sur des surfaces complexes, des pièces de petite ou de grande taille et des configurations délicates nécessitant précision et efficacité. Relativement facile à programmer, le robot de peinture peut également être utilisé si votre entreprise doit produire de nombreux petits lots. Certains robots peuvent même automatiser les changements de couleur, au besoin, ce qui permet de passer rapidement d’une spécification de couleur de peinture à une autre sans compromettre la vitesse de production ou la qualité.

Outre l’amélioration de la sécurité, un robot vous aidera à réduire les déchets et à appliquer une épaisseur constante de peinture. Lors de la pulvérisation manuelle, par exemple, on estime que la consommation de peinture est entre 15 % et 30 % plus élevée que lorsqu’on utilise un robot de peinture. Il est clair que l’application du revêtement à une vitesse constante et le maintien des pistolets pulvérisateurs à la même distance de la surface tout au long du processus présentent des avantages.

Application du revêtement

Les robots de peinture et de revêtement peuvent traiter une grande variété de finis:

• revêtements à base d’eau
• revêtements monocomposants et bicomposants
• revêtements à base de solvant et revêtements en poudre
• peintures résistantes à la corrosion et peintures ignifuges
• couche d’enduit gélifié, colles, adhésifs, résine époxyde, uréthane et autres colmatants

Bien entendu, les robots ne sont pas nécessairement tous compatibles avec tous les types de revêtement, et il est préférable de se renseigner auprès des entreprises de fabrication pour s’assurer qu’un modèle de robot précis répond aux besoins et aux spécifications relatifs à l’application de revêtement envisagée.

Coût d’un robot de peinture

Un robot de peinture de base peut coûter entre 130 000 $ et 200 000 $.

Pour garantir un environnement exempt de contaminants, une cabine de peinture ou une salle blanche peut s’avérer nécessaire. Cela augmentera le coût total de 20 000 $ à 40 000 $.

L’intégration d’un robot de peinture peut comprendre l’équipement de commande des processus, la formation et la programmation. Il faut donc compter entre 400 000 $ et 800 000 $ pour un système complet clé en main.

Manutention et transfert

Les robots de manutention et de transfert sont des machines utilisées pour déplacer des pièces ou des produits, ainsi que pour charger et décharger des pièces d’équipement dans votre usine. Ils peuvent être utilisés pour effectuer toute une série de tâches, notamment:

• la saisie et la disposition
• la palettisation, l’empilage et le dépilage
• l’alimentation de ligne, l’assemblage et l’emballage
• le levage et l’inclinaison
• le transfert de pièces et la surveillance des machines

La manipulation de poutres, de planches et de panneaux en bois peut s’avérer difficile. Les pièces ne sont pas seulement lourdes, elles sont aussi peu maniables, et les manipuler toute la journée peut être épuisant et dangereux pour vos travailleuses et vos travailleurs. C’est pourquoi les robots de manutention et de transfert peuvent constituer un atout majeur pour votre usine. Ces machines constituent un équipement essentiel en matière de sécurité. En outre, les robots de manutention et de transfert limiteront les dégâts et augmenteront la vitesse, améliorant ainsi la productivité globale dans l’entreprise.

En fonction des pièces à manipuler, différents appareils de préhension pourraient convenir. Voici une liste des appareils de préhension les plus populaires sur le marché aujourd’hui:

• préhenseurs réflexes et ventouses
• préhenseurs mécaniques
• préhenseurs en mousse

Chaque préhenseur présente ses propres avantages et inconvénients. Les préhenseurs en mousse, par exemple, sont bien adaptés au travail avec des produits en bois finis, car ils ne laisseront aucun résidu ou aucune marque sur votre pièce. Insensibles aux porosités et aux déformations, ils peuvent parfois constituer un meilleur choix que les ventouses classiques, qui peuvent être obstruées par la poussière.

Coût d’un robot de manutention et de transfert

En ce qui concerne les coûts, ils peuvent varier considérablement en fonction de vos besoins en termes de charge utile, de la complexité des tâches et de l’enveloppe. Les robots industriels de surveillance des machines peuvent coûter entre 35 000 $ et 50 000 $ pour des charges utiles pouvant aller jusqu’à 7 kg et une portée allant jusqu’à 0,9 mètre, et entre 95 000 $ et 115 000 $ pour des charges utiles pouvant aller jusqu’à 80 kg et une portée allant jusqu’à 2,23 mètres.

N'oubliez pas le coût de l’intégration

En règle générale, un projet de robot collaboratif clé en main coûtera environ deux ou trois fois le prix du robot collaboratif lui-même, tandis qu’un projet de robot industriel coûtera environ cinq ou six fois le prix du robot.