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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)
Usine de La Pocatière
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
Usine de La Pocatière
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
• > 3 100 voitures
• 6 200 SE majeurs
• > 13 900 000 points soudés
• Disponible pour production
1 (1-1) Robots Soudage Arc
• Production 1999
• 6 contrats
• > 2 800 voitures
• > 20 400 SE majeurs
• > 5 600 bogies
• Disponible pour production
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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Soudage par résistance
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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Évolution de la technologie
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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Évolution de la technologie
Distribution de courant
Transformateur
150 kVA
Sortie MF
Sortie AC
Pont de diodes
Sortie MFDC
Sortie DC
VOLTZA ® Transguns
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Évolution de la technologie
HMI avec écrans tactiles
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Soudage par résistance
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
Usine de La Pocatière
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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Cellule de soudage laser autogène
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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Cellule de soudage laser autogène
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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Cellule de soudage laser autogène
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
Concours Innovation 2012
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
Concours Innovation 2014
Finaliste BTAME
Concours Innovation 2013
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
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