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Le 23 mai 2017

L’amélioration Systématique de Process pour Gagner en Efficacité dans l’Industrie du Formage de Tôle

Les process de mise en forme de tôle deviennent de plus en plus complexes en raison de l’augmentation du nombre de modèles de véhicules, de la complexité géométrique des pièces à emboutir mais également de l’utilisation de plus en plus répandue d’aciers à haute limite élastique ou d’aluminium. L’accroissement de la compétition mondiale incite les constructeurs automobiles à fournir des pièces embouties de grande qualité en s’appuyant sur des technologies de pointe pour réduire les délais de mise sur le marché. Pour répondre à ces besoins, AutoForm Engineering a développé une approche innovante pour l’amélioration systématique des process de formage de tôle. Cette approche permet aux hommes métier d’améliorer efficacement les process de formage de tôle, dès les premières étapes de développement.

L’approche d’Amélioration Systématique de Process (Systematic Process Improvement : SPI) permet d’augmenter la transparence du process en identifiant les paramètres qui influencent la qualité de la pièce et leur degré d’importance. Avec l’approche SPI, plusieurs simulations d’emboutissage sont lancées automatiquement. Au cours de ces simulations les paramètres de conception varient et l’utilisateur pourra ensuite facilement analyser les résultats par rapport aux objectifs de qualité qu’il doit assurer pour la pièce. L’objectif qualité peut se traduire par des critères spécifiques sur une ou plusieurs variables de la simulation, par exemple : pas de rupture, pas de pli et/ou un tendu suffisant. Les paramètres de conception qui influencent le plus la pièce à emboutir alors peuvent être identifiés très tôt. Lors de l’analyse, l’utilisateur peut ajuster ces paramètres process et visualiser rapidement les effets de ces modifications sur la pièce sans avoir à relancer de nouvelle simulation : c’est l’approche d’Amélioration Systématique de Process de mise en forme (Systematic Process Improvement : SPI).

Comment cela fonctionne-t-il en pratique ?

Afin de démontrer les avantages de la démarche d’Amélioration Systématique de Process par rapport à la méthode classique par tâtonnement, prenons l’exemple d’une simulation de renfort de porte de coffre. Une première simulation montre des zones critiques à risque de rupture. L’utilisateur doit alors examiner où se trouvent ces zones sur la pièce, décider quelles mesures pourraient palier à ces problèmes efficacement, et vérifier ce qu’il adviendrait sur le reste de la pièce suite à ces modifications. Pour améliorer le process de formage et obtenir une pièce sans ruptures, l’effort serre-flan (d’une valeur initiale de 1800kN) doit être ajusté.

Zones de « Rupture » et « Risques de Rupture » sur la porte de coffre.

Zones de « Rupture » et « Risques de Rupture » sur la porte de coffre.

Ajustement de la valeur par tâtonnement

Dans ce cas de figure, l’homme métier modifie la valeur de l’effort serre-flan et relance la simulation. Les résultats de la simulation montrent si la nouvelle valeur d’effort serre-flan permet d’atteindre la qualité de pièce requise sans rupture. Si ce n’est pas le cas, de nouvelles simulations seront lancées, avec de nouvelles valeurs d’effort serre-flan, jusqu’à ce que la qualité souhaitée soit atteinte. Le premier résultat positif est considéré comme la meilleure solution. L’approche « par tâtonnement » dépend de l’expérience de l’homme métier qui lance les simulations ; c’est un processus chronophage car il faut du temps pour trouver la bonne valeur en lançant l’une après l’autre les différentes simulations. Il est évident qu’une solution plus rapide et plus fiable est nécessaire. Avec l’approche d’Amélioration Systématique de Process, des résultats de simulation fiables, évalués correctement, génèrent un gain de temps considérable.

Amélioration Systématique de Process (SPI)

L’approche SPI permet d’améliorer grandement les process de mise en forme. Une fois la cible de qualité pour la pièce finale déterminée (ici, une pièce sans rupture), on sélectionne les variables de conception (ici, l’effort serre-flan). La valeur d’effort est alors considérée comme une variable pouvant aller de 1000 kN (min) à 2000 kN (max). De multiples simulations d’emboutissage sont lancées automatiquement en parallèle, chacune avec une valeur d’effort serre-flan différente prise dans cet intervalle. Une fois les calculs terminés, l’interface AutoForm permet à l’utilisateur de visualiser la fenêtre de process : la couleur verte représente la plage de valeurs de l’effort serre-flan où tous les problèmes de rupture sont résolus et à l’inverse, la couleur rouge représente la plage de valeurs de l’effort serre-flan où des ruptures peuvent apparaître. Dans le cas du renfort de porte de coffre, la fenêtre de process verte correspond à la plage d’effort entre 1000 kN et 1240 kN. Avec un effort serre-flan de 1100 kN, le résultat final ne présente plus de zones critiques où des ruptures risquent d’apparaître.

L’Amélioration Systématique de Process fournit un renfort de porte de coffre « sain » sans aucune zone critique.

L’Amélioration Systématique de Process fournit un renfort de porte de coffre « sain » sans aucune zone critique.

L’approche SPI permet d’identifier les meilleures valeurs pour les paramètres process choisis. L’utilisateur peut ainsi définir des process pour des pièces de géométries très complexes, avec des matériaux à haute limite élastique ou de l’aluminium, tout en assurant une grande qualité de pièce dans des délais très courts. En effet, outre les automatismes qu’elle apporte, l’approche SPI participe également à une meilleure compréhension du process de mise en forme et les délais de développement en sont considérablement réduits. En utilisant l’approche SPI, les utilisateurs peuvent résoudre des problèmes de fabrication majeurs avant de lancer la production.

L’Amélioration Systématique de Process totalement intégrée dans AutoFormplus R7

L’approche d’Amélioration Systématique de Process peut être facilement implémentée avec la dernière version du logiciel d’AutoForm : AutoFormplus R7. Cette version permet à tous les utilisateurs de bénéficier des avantages d’AutoForm-Sigmaplus puisque toutes les fonctionnalités de mise en données et d’analyse sont désormais intégrées dans AutoForm-ProcessExplorerplus. Tous les utilisateurs peuvent ainsi développer leurs process efficacement tout en respectant les contraintes de qualité.

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