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Soudage de chaudières à gaz entièrement automatisé
L'entreprise, Windhager, fabricante de chaudières et de chauffages depuis plus de 100 ans vient d’investir dans l’une des installations de soudage de chaudières les plus modernes d’Europe. 13 robots KUKA assurent une productivité, une flexibilité et une précision maximales jusque dans les moindres détails.
Windhager vise la durabilité de ses chauffages
Sur le marché du chauffage en particulier, la tendance à penser en termes de valeurs à plus long terme est indéniable. L’économie et la durabilité font désormais partie des critères les plus importants lors de l’achat d’un chauffage. « Nous avons reconnu très tôt cette tendance au chauffage biomasse et nous sommes spécialisés dans la fabrication de chauffages au bois de chauffe propres, de chauffages aux copeaux de bois et de chauffages à pellets efficaces », explique Stefan Gubi, directeur de Windhager Zentralheizung GmbH.
Aujourd’hui, l’entreprise familiale de Seekirchen, qui emploie environ 650 personnes, compte parmi les principaux fabricants de chaudières pour les énergies renouvelables. Afin de se créer un second pilier, l’entreprise traditionnelle salzbourgeoise construit à Pinsdorf, près de Gmunden, un centre de production et de développement de 27 000 m2 pour les pompes à chaleur. À partir de 2024, il est prévu d’y fabriquer jusqu’à 20 000 pompes à chaleur par an en collaboration avec M-Tec, le spécialiste des pompes à chaleur. Mais pour la production de chaudières dans l’usine de production de Zaisberg/Seekirchen, on investit aussi continuellement dans des technologies de fabrication innovantes, notamment le soudage de chaudières. Pour cela, on mise sur un niveau élevé de fabrication. « Là où il y a écrit Windhager, c’est du Windhager. D’où notre propre exigence en matière de production : fabriquer le plus possible en interne », assure le directeur.
« Outre un vaste parc de machines dans la fabrication de tôles pour la découpe au laser, le poinçonnage et le pliage, nous disposons également d’une installation de revêtement par poudre. Nous maîtrisons également tous les processus tels que la trowalisation, la tribofinition et le surfaçage, jusqu’à la fabrication électrique et le montage final », déclare également Patrick Heitzinger, de la direction de la fabrication chez Windhager.
Augmentation des capacités grâce à l’automatisation du soudage
Afin de répondre aux critères les plus stricts en matière de fiabilité, de sécurité et de durée de vie des chaudières, le soudage des chaudières fait également partie des compétences clés centrales de l’entreprise traditionnelle de Salzbourg. En raison de l’augmentation massive du nombre de pièces à produire ces dernières années, l’entreprise a cependant de plus en plus atteint les limites de ses capacités.
Soudage de chaudières entièrement automatisé grâce aux technologies de soudage laser KUKA.
« Pour maîtriser ces augmentations de quantités, mais aussi pour répondre aux exigences de qualité toujours plus élevées et surtout pour lutter contre la grave pénurie de main-d’œuvre qualifiée, il est inévitable d’augmenter le degré d’automatisation dans la fabrication par soudage », souligne M. Gubi. C’est pourquoi Windhager a décidé de remplacer les installations de soudage robotisées existantes, qui avaient pris de l’âge, par une ligne de soudage dotée d’un système de soudage de chaudières entièrement automatisé à la pointe de la technologie.
Dans les deux cellules d’agrafage, la famille de chaudières BioWIN de Windhager, qui compte le plus grand nombre de pièces, est actuellement agrafée automatiquement grâce aux technologies KUKA.
Le principal avantage de la nouvelle ligne de soudage est l’augmentation des capacités et de la productivité. Une augmentation prévue de la production allant jusqu’à 40% est donc tout à fait réaliste.
Une des lignes de soudage de chaudières les plus modernes d’Europe
La mise en œuvre de la solution d’automatisation a été confiée à ism-technic GmbH. L’intégrateur partenaire de KUKA, basé à Münchendorf en Basse-Autriche, est spécialisé dans les cellules robotisées sur mesure, clés en main, et les systèmes de fabrication complets pour le soudage et la découpe, y compris la manutention des matériaux. « Les tâches à accomplir dans le cadre de ce projet étaient extrêmement complexes. En tant qu’intégrateur partenaire de KUKA, nous disposons toutefois d’une vaste gamme de produits qui nous a permis d’automatiser non seulement le processus de soudage, mais aussi le chargement et le déchargement des différentes cellules robotisées ainsi que toute la logistique des pièces », rapporte Andreas Stremitzer, directeur d’ism-technic,. Il est très fier de ce qui a été accompli, il déclare : « S’imposer face à des fournisseurs de solutions d’automatisation aussi renommés, c’était comme remporter un titre olympique. Mais je suis sûr que nous avons réalisé ici à Zaisberg, en collaboration très partenariale avec KUKA et Windhager, l’une des lignes de soudage de chaudières entièrement automatisées les plus modernes, qui n’a pas son pareil en Europe. »
Dans la station de pré-soudage de la cellule d’agrafage, les sous-ensembles qui sont ensuite nécessaires dans la station d’agrafage sont soudés de manière entièrement automatisée.
Depuis la fin de l’année dernière, la nouvelle ligne de production avec deux cellules d’agrafage de construction identique, six cellules de soudage identiques et un entrepôt à hauts rayonnages est désormais en service. « Grâce à la solution d’ism-technic, le soudage des chaudières a pu être automatisé de bout en bout avec une sécurité de processus maximale, depuis l’agrafage jusqu’au transport vers les postes de retouche, où les collaborateurs appliquent encore les derniers cordons de soudage et contrôlent l’étanchéité des chaudières », s’enthousiasme M. Heitzinger. Le concept est conçu de manière à ce que tous les types de chaudières de Windhager, qui sont actuellement au nombre de 19, puissent être soudés dans chacune des six cellules de soudage. « Nous pouvons ainsi adapter la production de manière très flexible à l’évolution constante de la demande des différentes chaudières, comme l’expérience l’a montré. De plus, si une panne survenait dans une cellule, cela n’entraînerait pas de goulot d’étranglement dans la production », le chef de la production se montre satisfait.
Grâce à la nouvelle ligne de production d’ism-technic, le soudage de nos chaudières a pu être automatisé de bout en bout, de l’agrafage jusqu’au transport vers les postes de retouche, avec une sécurité maximale du processus.
Haute productivité grâce à l’agrafage automatisé
Actuellement, seules les deux tailles de chaudières de la famille de chaudières Windhager la plus vendue, BioWIN, sont agrafées automatiquement dans les deux cellules d’agrafage. Les autres types de chaudières, pour lesquels une automatisation du processus d’agrafage ne serait pas judicieuse en raison des nombreuses variantes, continuent à être agrafés manuellement dans un dispositif d’agrafage individuel, puis introduits dans l’installation pour le soudage final via un système de convoyeurs et stockés dans l’entrepôt à hauts rayonnages.
La ligne de soudage entièrement automatisée pour le soudage de chaudières a été réalisée par ism-technic avec les technologies KUKA.
« Mais rien qu’avec l’adaptation pour la chaudière BioWIN, nous avons pu augmenter la productivité de l’agrafage d’environ 50 pour cent », rapporte M. Heitzinger. Une cellule d’agrafage est ainsi équipée de deux robots de soudage KR CYBERTECH ARC de KUKA - l’un pour le soudage de pré-ensembles et l’autre pour l’agrafage de l’ensemble de la chaudière. Les pièces de tôle nécessaires à cet effet sont insérées par un collaborateur dans des palettes porte-pièces et introduites dans la ligne par un convoyeur à rouleaux. Un système de caméra vérifie si les pièces ont été placées correctement dans la palette. Un robot de manutention KR QUANTEC de KUKA est disponible pour chaque cellule d’agrafage. Il prélève les pièces nécessaires dans le système de rayonnages et alimente en matériel l’une des deux stations robotisées de la cellule, en fonction de la commande.
Un robot de manutention KUKA prélève les pièces nécessaires à la cellule d’agrafage dans le système de rayonnage.
« Une chaudière BioWIN à agrafer est constituée de 18 composants au total, qui sont placés dans le dispositif de la station d’agrafage soit sous forme de pièce de tôle individuelle, soit sous forme d’ensemble de tôles préalablement soudées dans la station de pré-soudage », explique en détail le chef de la production. « Grâce à un système de changement automatique avec six préhenseurs différents, le robot de manutention équipe la cellule de manière absolument sûre pour le processus. Même les petits dispositifs nécessaires à la station de pré-soudage sont positionnés automatiquement sur la table de soudage, sans l’intervention d’un collaborateur », poursuit Andreas Stremitzer.
Le robot KUKA pour charges lourdes est responsable du chargement et du déchargement des six cellules de soudage au total.
Afin de pouvoir, d’une part, placer les pièces de manière optimale et, d’autre part, garantir au robot une position toujours idéale pour l’agrafage, la station d’agrafage dispose en outre d’un positionneur à deux axes KP2-HV HW de KUKA. « Un système automatique de changement des pièces d’usure, une correction automatique du TCP ainsi qu’un nettoyage mécanique de la torche rendent toute intervention extérieure inutile et garantissent ainsi un agrafage absolument autonome », ajoute le directeur d’ism. Le robot de manutention KR QUANTEC retire la chaudière agrafée de la cellule et la dépose à un poste de transfert, d’où la chaudière est stockée par un transstockeur dans l’entrepôt à hauts rayonnages avant le soudage final ultérieur. « Les cellules sont conçues de manière à ce qu’une chaudière BioWIN puisse être agrafée toutes les 30 minutes », commente M. Heitzinger impressionné.
En tant qu’intégrateur partenaire de KUKA, nous disposons d’une vaste gamme de produits qui nous a permis d’automatiser non seulement le processus de soudage, mais aussi le chargement et le déchargement des différentes cellules robotisées ainsi que toute la logistique des pièces.
Les cellules de soudage sont toutes chargées et déchargées par le robot de manutention KUKA KR QUANTEC. Un robot KUKA pour charges lourdes KR 600 FORTEC monté sur une voie au sol équipe la cellule de soudage choisie à cet effet avec le dispositif correspondant. « Afin de garantir une traçabilité continue, un QR code est apposé sur chaque chaudière. Il est ainsi toujours possible de savoir quand, dans quelle cellule et avec quels paramètres de soudage elle a été soudée », explique M. Heitzinger.
Le robot de manutention KUKA positionne la chaudière à souder avec exactitude dans le dispositif déjà serré.
De plus, comme dans les cellules d’agrafage, un système de changement automatique des pièces d’usure est utilisé pour changer automatiquement la buse de courant en temps voulu. Enfin, lorsqu’une chaudière soudée est appelée par une simple pression sur un bouton pour la retouche et le contrôle d’étanchéité, elle est automatiquement transportée à l’envers sur une trajectoire de convoyage jusqu’au poste de retouche. « Ce faisant, le taux de ressoudage a massivement diminué », ajoute M. Heitzinger, qui remarque également : « La nouvelle automatisation du soudage représente en outre un énorme soulagement pour les collaborateurs. »
Afin de toujours offrir au robot la position de soudage optimale, les cellules sont équipées d’un positionneur à deux axes de KUKA.
Réalisation d’une automatisation de soudage ultramoderne dans le cadre d’un partenariat : Andreas Stremitzer (ism-technic) et Patrick Heitzinger (Windhager).
Sur le marché du chauffage en particulier, la tendance à penser en termes de valeurs à plus long terme est indéniable. L’économie et la durabilité font désormais partie des critères les plus importants lors de l’achat d’un chauffage. « Nous avons reconnu très tôt cette tendance au chauffage biomasse et nous sommes spécialisés dans la fabrication de chauffages au bois de chauffe propres, de chauffages aux copeaux de bois et de chauffages à pellets efficaces », explique Stefan Gubi, directeur de Windhager Zentralheizung GmbH.
Aujourd’hui, l’entreprise familiale de Seekirchen, qui emploie environ 650 personnes, compte parmi les principaux fabricants de chaudières pour les énergies renouvelables. Afin de se créer un second pilier, l’entreprise traditionnelle salzbourgeoise construit à Pinsdorf, près de Gmunden, un centre de production et de développement de 27 000 m2 pour les pompes à chaleur. À partir de 2024, il est prévu d’y fabriquer jusqu’à 20 000 pompes à chaleur par an en collaboration avec M-Tec, le spécialiste des pompes à chaleur. Mais pour la production de chaudières dans l’usine de production de Zaisberg/Seekirchen, on investit aussi continuellement dans des technologies de fabrication innovantes, notamment le soudage de chaudières. Pour cela, on mise sur un niveau élevé de fabrication. « Là où il y a écrit Windhager, c’est du Windhager. D’où notre propre exigence en matière de production : fabriquer le plus possible en interne », assure le directeur.
« Outre un vaste parc de machines dans la fabrication de tôles pour la découpe au laser, le poinçonnage et le pliage, nous disposons également d’une installation de revêtement par poudre. Nous maîtrisons également tous les processus tels que la trowalisation, la tribofinition et le surfaçage, jusqu’à la fabrication électrique et le montage final », déclare également Patrick Heitzinger, de la direction de la fabrication chez Windhager.
Augmentation des capacités grâce à l’automatisation du soudage
Afin de répondre aux critères les plus stricts en matière de fiabilité, de sécurité et de durée de vie des chaudières, le soudage des chaudières fait également partie des compétences clés centrales de l’entreprise traditionnelle de Salzbourg. En raison de l’augmentation massive du nombre de pièces à produire ces dernières années, l’entreprise a cependant de plus en plus atteint les limites de ses capacités.
Soudage de chaudières entièrement automatisé grâce aux technologies de soudage laser KUKA.
« Pour maîtriser ces augmentations de quantités, mais aussi pour répondre aux exigences de qualité toujours plus élevées et surtout pour lutter contre la grave pénurie de main-d’œuvre qualifiée, il est inévitable d’augmenter le degré d’automatisation dans la fabrication par soudage », souligne M. Gubi. C’est pourquoi Windhager a décidé de remplacer les installations de soudage robotisées existantes, qui avaient pris de l’âge, par une ligne de soudage dotée d’un système de soudage de chaudières entièrement automatisé à la pointe de la technologie.
Dans les deux cellules d’agrafage, la famille de chaudières BioWIN de Windhager, qui compte le plus grand nombre de pièces, est actuellement agrafée automatiquement grâce aux technologies KUKA.
Le principal avantage de la nouvelle ligne de soudage est l’augmentation des capacités et de la productivité. Une augmentation prévue de la production allant jusqu’à 40% est donc tout à fait réaliste.
Une des lignes de soudage de chaudières les plus modernes d’Europe
La mise en œuvre de la solution d’automatisation a été confiée à ism-technic GmbH. L’intégrateur partenaire de KUKA, basé à Münchendorf en Basse-Autriche, est spécialisé dans les cellules robotisées sur mesure, clés en main, et les systèmes de fabrication complets pour le soudage et la découpe, y compris la manutention des matériaux. « Les tâches à accomplir dans le cadre de ce projet étaient extrêmement complexes. En tant qu’intégrateur partenaire de KUKA, nous disposons toutefois d’une vaste gamme de produits qui nous a permis d’automatiser non seulement le processus de soudage, mais aussi le chargement et le déchargement des différentes cellules robotisées ainsi que toute la logistique des pièces », rapporte Andreas Stremitzer, directeur d’ism-technic,. Il est très fier de ce qui a été accompli, il déclare : « S’imposer face à des fournisseurs de solutions d’automatisation aussi renommés, c’était comme remporter un titre olympique. Mais je suis sûr que nous avons réalisé ici à Zaisberg, en collaboration très partenariale avec KUKA et Windhager, l’une des lignes de soudage de chaudières entièrement automatisées les plus modernes, qui n’a pas son pareil en Europe. »
Dans la station de pré-soudage de la cellule d’agrafage, les sous-ensembles qui sont ensuite nécessaires dans la station d’agrafage sont soudés de manière entièrement automatisée.
Depuis la fin de l’année dernière, la nouvelle ligne de production avec deux cellules d’agrafage de construction identique, six cellules de soudage identiques et un entrepôt à hauts rayonnages est désormais en service. « Grâce à la solution d’ism-technic, le soudage des chaudières a pu être automatisé de bout en bout avec une sécurité de processus maximale, depuis l’agrafage jusqu’au transport vers les postes de retouche, où les collaborateurs appliquent encore les derniers cordons de soudage et contrôlent l’étanchéité des chaudières », s’enthousiasme M. Heitzinger. Le concept est conçu de manière à ce que tous les types de chaudières de Windhager, qui sont actuellement au nombre de 19, puissent être soudés dans chacune des six cellules de soudage. « Nous pouvons ainsi adapter la production de manière très flexible à l’évolution constante de la demande des différentes chaudières, comme l’expérience l’a montré. De plus, si une panne survenait dans une cellule, cela n’entraînerait pas de goulot d’étranglement dans la production », le chef de la production se montre satisfait.
Grâce à la nouvelle ligne de production d’ism-technic, le soudage de nos chaudières a pu être automatisé de bout en bout, de l’agrafage jusqu’au transport vers les postes de retouche, avec une sécurité maximale du processus.
Haute productivité grâce à l’agrafage automatisé
Actuellement, seules les deux tailles de chaudières de la famille de chaudières Windhager la plus vendue, BioWIN, sont agrafées automatiquement dans les deux cellules d’agrafage. Les autres types de chaudières, pour lesquels une automatisation du processus d’agrafage ne serait pas judicieuse en raison des nombreuses variantes, continuent à être agrafés manuellement dans un dispositif d’agrafage individuel, puis introduits dans l’installation pour le soudage final via un système de convoyeurs et stockés dans l’entrepôt à hauts rayonnages.
La ligne de soudage entièrement automatisée pour le soudage de chaudières a été réalisée par ism-technic avec les technologies KUKA.
« Mais rien qu’avec l’adaptation pour la chaudière BioWIN, nous avons pu augmenter la productivité de l’agrafage d’environ 50 pour cent », rapporte M. Heitzinger. Une cellule d’agrafage est ainsi équipée de deux robots de soudage KR CYBERTECH ARC de KUKA - l’un pour le soudage de pré-ensembles et l’autre pour l’agrafage de l’ensemble de la chaudière. Les pièces de tôle nécessaires à cet effet sont insérées par un collaborateur dans des palettes porte-pièces et introduites dans la ligne par un convoyeur à rouleaux. Un système de caméra vérifie si les pièces ont été placées correctement dans la palette. Un robot de manutention KR QUANTEC de KUKA est disponible pour chaque cellule d’agrafage. Il prélève les pièces nécessaires dans le système de rayonnages et alimente en matériel l’une des deux stations robotisées de la cellule, en fonction de la commande.
Un robot de manutention KUKA prélève les pièces nécessaires à la cellule d’agrafage dans le système de rayonnage.
« Une chaudière BioWIN à agrafer est constituée de 18 composants au total, qui sont placés dans le dispositif de la station d’agrafage soit sous forme de pièce de tôle individuelle, soit sous forme d’ensemble de tôles préalablement soudées dans la station de pré-soudage », explique en détail le chef de la production. « Grâce à un système de changement automatique avec six préhenseurs différents, le robot de manutention équipe la cellule de manière absolument sûre pour le processus. Même les petits dispositifs nécessaires à la station de pré-soudage sont positionnés automatiquement sur la table de soudage, sans l’intervention d’un collaborateur », poursuit Andreas Stremitzer.
Le robot KUKA pour charges lourdes est responsable du chargement et du déchargement des six cellules de soudage au total.
Afin de pouvoir, d’une part, placer les pièces de manière optimale et, d’autre part, garantir au robot une position toujours idéale pour l’agrafage, la station d’agrafage dispose en outre d’un positionneur à deux axes KP2-HV HW de KUKA. « Un système automatique de changement des pièces d’usure, une correction automatique du TCP ainsi qu’un nettoyage mécanique de la torche rendent toute intervention extérieure inutile et garantissent ainsi un agrafage absolument autonome », ajoute le directeur d’ism. Le robot de manutention KR QUANTEC retire la chaudière agrafée de la cellule et la dépose à un poste de transfert, d’où la chaudière est stockée par un transstockeur dans l’entrepôt à hauts rayonnages avant le soudage final ultérieur. « Les cellules sont conçues de manière à ce qu’une chaudière BioWIN puisse être agrafée toutes les 30 minutes », commente M. Heitzinger impressionné.
En tant qu’intégrateur partenaire de KUKA, nous disposons d’une vaste gamme de produits qui nous a permis d’automatiser non seulement le processus de soudage, mais aussi le chargement et le déchargement des différentes cellules robotisées ainsi que toute la logistique des pièces.
Les cellules de soudage sont toutes chargées et déchargées par le robot de manutention KUKA KR QUANTEC. Un robot KUKA pour charges lourdes KR 600 FORTEC monté sur une voie au sol équipe la cellule de soudage choisie à cet effet avec le dispositif correspondant. « Afin de garantir une traçabilité continue, un QR code est apposé sur chaque chaudière. Il est ainsi toujours possible de savoir quand, dans quelle cellule et avec quels paramètres de soudage elle a été soudée », explique M. Heitzinger.
Le robot de manutention KUKA positionne la chaudière à souder avec exactitude dans le dispositif déjà serré.
De plus, comme dans les cellules d’agrafage, un système de changement automatique des pièces d’usure est utilisé pour changer automatiquement la buse de courant en temps voulu. Enfin, lorsqu’une chaudière soudée est appelée par une simple pression sur un bouton pour la retouche et le contrôle d’étanchéité, elle est automatiquement transportée à l’envers sur une trajectoire de convoyage jusqu’au poste de retouche. « Ce faisant, le taux de ressoudage a massivement diminué », ajoute M. Heitzinger, qui remarque également : « La nouvelle automatisation du soudage représente en outre un énorme soulagement pour les collaborateurs. »
Afin de toujours offrir au robot la position de soudage optimale, les cellules sont équipées d’un positionneur à deux axes de KUKA.
Réalisation d’une automatisation de soudage ultramoderne dans le cadre d’un partenariat : Andreas Stremitzer (ism-technic) et Patrick Heitzinger (Windhager).
