Robotique et automatisation pour la fabrication de produits en plastique et en caoutchouc: Par où commencer
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L’industrie canadienne de fabrication de produits en plastique et en caoutchouc est importante, avec 2 937 entreprises dans tout le pays qui génèrent des revenus annuels de 31,2 milliards de dollars. Elle est également très en avance sur la plupart des autres industries en ce qui concerne l’automatisation industrielle: selon les derniers chiffres, l’industrie du plastique se classe au quatrième rang mondial en ce qui concerne l’installation de robots. Néanmoins, l’industrie peut et doit faire mieux pour un certain nombre de raisons.
Tout d’abord, dans un contexte où les entreprises fabricant des produits en plastique et en caoutchouc s’automatisent rapidement dans le monde entier, les entreprises canadiennes doivent suivre le mouvement si elles veulent rester concurrentielles.
Deuxièmement, les facteurs environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG) deviennent de plus en plus importants pour les investisseuses et investisseurs, les consommatrices et consommateurs, les grandes entreprises, les responsables des politiques et les autres parties prenantes de l’industrie. Pour conserver une bonne réputation, l’industrie doit améliorer son efficacité, réduire le gaspillage et élaborer des pratiques de production plus durables. L’intégration de robots et de technologies d’automatisation peut contribuer à la réalisation de ces objectifs.
Troisièmement, même si la densité globale de robots dans l’industrie est élevée, les petites et moyennes entreprises sont à la traîne par rapport aux grandes sociétés en ce qui concerne l’automatisation.
Les petites entreprises avaient tendance à faire appel à des personnes plutôt qu’à des robots. Mais les propriétaires d’entreprise ont de plus en plus de mal à poursuivre dans cette voie en raison de la pénurie de main-d’œuvre au Canada et de la hausse des salaires en Chine. Les robots peuvent aider les entreprises à redevenir concurrentielles en réduisant les coûts de production, en augmentant la qualité et en réduisant le nombre de reprises.
Les robots peuvent également contribuer à maintenir les volumes de production lorsqu’il est difficile de trouver une main-d’œuvre qualifiée: au Québec, par exemple, 44 % des entreprises de fabrication ont automatisé ou robotisé certains processus pour faire face à la pénurie de main-d’œuvre.
Dans cet article, nous présentons les trois principales applications de la robotique qui peuvent aider les entreprises de fabrication de produits en plastique et en caoutchouc à automatiser leurs processus. Nous avons sélectionné ces technologies parce qu’elles sont parmi les plus simples et les moins chères à mettre en œuvre tout en offrant un rendement des investissements intéressant. Les applications sont les suivantes:
- moulage automatisé de matières plastiques
- enlèvement de matière
- tri et assemblage
Moulage automatisé de matières plastiques
Les systèmes automatisés de moulage de matières plastiques associent des robots de chargement et de déchargement à des machines de moulage pour fabriquer des produits en plastique sans nécessiter d’intervention humaine continue.
Il existe de nombreux types de machines de moulage, mais les deux plus populaires sont les suivantes:
- la machine de moulage par injection, qui fonctionne par injection d’un matériau en fusion dans un moule
- la machine de moulage par soufflage, qui est utilisée principalement pour former des pièces en plastique creuses, telles que des bouteilles
Les robots de chargement et de déchargement sont généralement guidés par des algorithmes sophistiqués et peuvent charger ou décharger les machines de moulage de manière uniforme, sans risquer d’endommager la pièce.
Les systèmes automatisés de moulage de matières plastiques sont très polyvalents. Ils peuvent être utilisés pour fabriquer une large gamme de produits et de composants en plastique, de presque toutes les tailles, pour un grand nombre d’applications. C’est pourquoi ces systèmes constituent une excellente première étape si vous commencez seulement à introduire des robots dans votre usine.
Combiner cobots et machines de moulage
Les robots collaboratifs, souvent appelés cobots, sont des systèmes robotiques de pointe conçus pour travailler en toute sécurité aux côtés des humains dans un espace de travail partagé. Ils ressemblent généralement à des bras articulés.
Les cobots sont un excellent choix de robot lorsqu’il s’agit de charger et de décharger des machines de moulage. Précis et uniformes, ils permettent d’améliorer considérablement la qualité, car les pièces nouvellement moulées sont fragiles et susceptibles de se déformer.
À l’aide de pinces pneumatiques ou de systèmes de collecte sous vide, les cobots peuvent manipuler les pièces avec plus de finesse et de régularité qu’un être humain, ce qui évite qu’elles soient endommagées au cours du processus.
En outre, l’utilisation de cobots pour le chargement et le déchargement:
- améliore la sécurité des membres du personnel
- réduit le travail manuel nécessaire
- simplifie l’ensemble du processus de fabrication
- accroît la productivité
- améliore le rapport coût-efficacité
Les cobots étant faciles à programmer, ils peuvent souvent fonctionner dans un contexte de volume faible et de mélange élevé, typique de nombreuses petites entreprises.
Prix d’un système automatisé de moulage de matières plastiques
Prévoyez entre 110 000 $ et 200 000 $, en fonction des options nécessaires, pour un système automatisé de moulage de matières plastiques.
Enlèvement de matière
Les robots d’enlèvement de matière effectuent une série de tâches telles que la coupe, le découpage, le perçage et l’ébavurage, qui consiste à enlever l’excès ou le résidu de matière («flash») attaché à un produit moulé.
Alors que votre personnel peut, dans la plupart des cas, effectuer ces tâches à la main, les robots d’enlèvement de matière sont plus rapides et plus précis que les humains. Que vous fabriquiez des toboggans, des composants automobiles, des couvercles d’ordinateurs ou des boîtiers de haut-parleurs, ces machines vous aideront à obtenir une qualité de produit constante, à augmenter la vitesse de production et à optimiser les ressources humaines.
Dans la plupart des cas, les robots d’enlèvement de matière peuvent être utilisés sur des chaînes de production de faible volume. De nombreux robots de perçage, par exemple, peuvent être facilement combinés avec de simples gabarits pour percer rapidement des trous à des endroits prédéterminés sur votre pièce.
Les robots collaboratifs peuvent même être programmés pour manipuler un certain nombre de produits différents à l’aide d’une technique de programmation hors ligne, c’est-à-dire que les robots industriels sont programmés en dehors de l’environnement de production. C’est ce que l’on appelle utiliser un ou plusieurs fichiers CAO pour programmer la trajectoire du robot (CAD-to-Path).
Toutefois, pour tirer le meilleur parti de vos investissements, vous devez d’abord revoir vos processus pour vous assurer qu’ils sont déjà allégés et efficaces. Imaginons, par exemple, une entreprise qui gaspille un grand nombre d’heures-personnes pour ébavurer des pièces en plastique. Un robot pourrait facilement s’acquitter de cette tâche. Mais il est peut-être plus judicieux, d’un point de vue financier, d’investir d’abord dans des moules de haute qualité qui réduiront la bavure (le «flash»). Une fois cette étape franchie, votre investissement dans les robots produira des bénéfices nettement plus importants.
Prix d’un système robotisé d’enlèvement de matière
La plupart des cobots destinés à l’enlèvement de matière coûteront entre 90 000 $ et 180 000 $.
Tri et assemblage
Les robots de tri sont utilisés pour séparer et organiser les composants, par exemple sur un tapis roulant, afin de les emballer ou d’assembler un produit final.
Les robots d’assemblage, quant à eux, sont utilisés pour assembler et fixer des pièces et des composants en les soudant, en les clipsant, en les collant ou en les rivetant.
Ces deux méthodes sont présentées ici ensemble, car elles sont souvent utilisées conjointement sur les chaînes de production.
Le tri des pièces et des produits en plastique était auparavant difficile, car le plastique peut être brillant et translucide. C’est pourquoi les systèmes de vision traditionnels avaient souvent du mal à repérer correctement les objets. Toutefois, les progrès récents en matière de systèmes de vision et d’intelligence artificielle ont permis aux robots de manipuler facilement des pièces transparentes et brillantes.Une fois opérationnels, les robots de tri réduiront le risque d’erreur et accéléreront votre production, tandis que les robots d’assemblage vous aideront à réduire les lésions dues aux mouvements répétitifs et à accroître l’uniformité du processus d’assemblage.
La combinaison de robots de tri et de robots d’assemblage est une approche avancée qui rationalisera vos processus de production. Pour limiter les coûts et simplifier le processus, vous pouvez commencer modestement en automatisant une seule cellule de travail avant d’automatiser l’ensemble de votre chaîne de production.
Prix des robots de tri et d’assemblage
Le coût des machines de tri et d’assemblage peut varier considérablement en fonction de la tâche à accomplir. Si votre projet nécessite une longue programmation et de l’intelligence artificielle, par exemple, les coûts seront beaucoup plus élevés. Mais pour commencer, un système de vision industrielle de base peut coûter entre 5 000 $ et 20 000 $ et vous permettra d’effectuer la détection d’objets, le comptage de pièces et la lecture de caractères d’imprimerie – des tâches essentielles dans les applications de tri.
Vous n’avez pas à porter le poids de l’automatisation sur vos épaules
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