Les robots de soudage de plus en plus indépendants

une qualité de soudage élevée, constante et en constante amélioration

Le soudage robotisé est une technique de production développée dans le courant des années 80, dans laquelle la torche de soudage est contrôlée par un robot. Le robot est capable d'effectuer des travaux de soudage rapidement et avec précision sans intervention humaine. Outre le fait que les robots de soudage et les techniques qui les accompagnent sont de plus en plus intelligents, les coûts sont en baisse depuis des années. Ce n'est pas si étrange que de plus en plus d'entreprises commencent à les mettre en œuvre.

Des avantages évidents

Il existe plusieurs formes de soudage robotisé. Les plus importants sont le soudage TIG, MIG et MAG, le soudage au laser et au plasma. Actuellement, le soudage MIG/MAG est utilisé dans environ 80% des cas, car il ne nécessite aucun prétraitement, peut être utilisé dans toutes les positions et est facile à automatiser.

Actuellement, 20% de tous les robots industriels sont utilisés pour le soudage

Dans tous les cas, la qualité du travail soudé est élevée, constante et en constante amélioration. Si l'on ajoute à cela la réduction du temps de production et donc des coûts de production, les avantages sont évidents (voir également l'encadré). Actuellement, 20% de tous les robots industriels sont utilisés pour le soudage. Cela se produit dans divers secteurs, allant de l'industrie alimentaire, de l'emballage et de l'automobile à la construction de machines et d'appareils, en passant par les techniques d'assemblage et d'installation. Les coûts ayant été considérablement réduits au fil des ans, de plus en plus d'entreprises commencent à utiliser des robots de soudage.

Avantages et inconvénients de la soudure robotisée
Avantages:
- en utilisant des robots pour les tâches 'de routine', le professionnel peut être déployé pour les travaux complexes;
- les robots travaillent plus rapidement que les humains et sans interruption. La durée du cycle est donc plus courte et la production quotidienne plus élevée;
- Le robot de soudage n'est pas gêné par les risques liés au processus de soudage - chaleur, étincelles, lumière intense et vapeurs dangereuses;
- La méthode de travail efficace permet d'éviter le gaspillage de matériaux (par exemple, le fil de soudage) et de gaz (de protection), ce qui entraîne des économies considérables.

Inconvénients:
- coûts d'achat initiaux élevés;
- le travail avec des robots de soudage nécessite une ou plusieurs formations supplémentaires;
- chaque processus nécessite son propre programme;
- il faut parfois beaucoup de temps pour trouver la bonne configuration du logiciel (souvent une question d'essais et d'erreurs).

Complexité

Un robot de soudage est une combinaison ingénieuse de robotique, de technologie des capteurs, de systèmes de contrôle et d'intelligence artificielle, capable de travailler avec précision, souplesse et rapidité. Les deux principaux composants sont le manipulateur, en tant qu'unité mécanique, et le contrôleur, qui peut être considéré comme le cerveau du robot. En combinaison avec l'intelligence artificielle (IA) ou au moyen d'un programme expert auto-apprenant, un robot est capable de fonctionner de manière de plus en plus autonome.

La complexité du système s'explique par la complexité des programmes nécessaires. Cela est particulièrement évident dans le cas de petites quantités de production de produits de haute qualité - 'high mix, low volume' - où chaque projet nécessite une étape de programmation distincte. C'est en partie pour cette raison que la programmation hors ligne est de plus en plus utilisée, car elle peut alors avoir lieu en dehors de la production.

Pour les séries typiques de quelques dizaines à quelques centaines de pièces, la programmation d'un système de robot de soudage prendrait trop de temps. Dans ce cas, un robot de soudage - 'robot collaboratif' - est une bonne alternative: il est moins susceptible de tomber en panne et convient aux petites et moyennes séries.

Portée

Le robot de soudage habituel se compose d'un bras muni d'une ou plusieurs électrodes de soudage à son extrémité. Le bras est généralement capable de se déplacer selon six axes, basés sur un système linéaire x-y-z. Il y a quelques années, une version à 7 axes a été ajoutée. Le grand avantage de cette méthode est que le robot peut rester immobile sur la base tout en se déplaçant latéralement. Cela permet non seulement de 'souder dans les coins', mais aussi d'augmenter la plage de travail au niveau du cercle intérieur du robot. Dans ce que l'on appelle un robot de manutention, la pièce à souder est fixée au robot, qui non seulement effectue le soudage, mais s'occupe également de l'approvisionnement et de l'enlèvement du matériau.

Pour que le robot fonctionne correctement, les tâches de soudage doivent être suffisamment spécifiées, la source d'alimentation connectée doit être suffisamment puissante et, bien sûr, la torche de soudage appropriée doit être installée. La portée du robot de soudage est déterminante pour la taille de la pièce à souder. La plupart des robots de soudage standard exécutent avec précision les actions préprogrammées. Les capteurs permettent d'ajuster les actions en temps réel, ce qui augmente encore la précision. Outre l'utilisation du bon équipement, il est également et surtout important de prendre suffisamment de temps pour tester l'équipement et former les opérateurs.

Innovations

Les robots de soudage et leurs techniques deviennent de plus en plus intelligents. En voici quelques exemples:

• Un système de suivi du cordon de soudure: un système de haute technologie où un capteur scanne le cordon de soudure. Le logiciel compare la position de la torche de soudage avec la trajectoire programmée, après quoi des ajustements sont effectués si nécessaire. Ce positionnement précis contribue à une qualité de soudage élevée et constante.
• Vision artificielle: une forme d'inspection automatique dans laquelle des caméras 2D et 3D servent d'yeux au robot et dans laquelle le robot est programmé sur la base d'un scan. Cela se fait sur la base de l'apprentissage automatique; voir l'encadré ci-dessous.
• Grâce à l'utilisation de la technologie de la réalité virtuelle, les robots de soudage peuvent désormais être programmés hors ligne, sans aucune connaissance en programmation. Des caméras sont utilisées pour enregistrer à la fois les positions de soudage et la position de la torche et pour les convertir en un programme pour le robot de soudage.
• Fabrication additive par arc électrique (Wire Arc Additive Manufacturing - WAAM): un processus de production qui utilise un robot de soudage standard pour fabriquer des pièces métalliques à partir d'un fil de soudure. Cette forme d'impression 3D prend de plus en plus d'importance et peut être utilisée pour produire des pièces uniques, des petites séries ou des prototypes à géométrie (interne) complexe ou pour des produits composés de plusieurs matériaux.

Apprentissage automatique (Machine learning - ML)
L'apprentissage automatique est une forme d'intelligence artificielle. L'intelligence artificielle, ou IA en abrégé, est un terme générique désignant des systèmes ou des machines qui imitent l'intelligence humaine. L'apprentissage automatique se concentre sur la construction de systèmes qui peuvent apprendre à partir de données déjà traitées ou qui sont capables d'utiliser les données pour obtenir de meilleures performances.
De manière générale, deux types d'algorithmes sont utilisés pour l'apprentissage automatique: l'apprentissage supervisé et l'apprentissage non supervisé. Dans le premier cas, le responsable du traitement des données joue le rôle d'un intermédiaire. Il enseigne en quelque sorte à l'algorithme les conclusions à tirer. Dans le second cas, l'ordinateur apprend à identifier des processus et des modèles complexes sans autre intervention humaine.

Torche numérique

La génération actuelle de robots de soudage est de plus en plus autodidacte, capable de scanner la soudure à réaliser et de générer elle-même le programme de soudage sur cette base. En plus de l'unité mécanique, les fabricants fournissent généralement aujourd'hui un logiciel spécial qui permet de dessiner la plupart des pièces à souder dans un logiciel de CAO en 3D. Ces pièces sont ensuite utilisées comme base pour la programmation du robot de soudage.

Les robots de soudage ne sont pas des tueurs d'emplois

En utilisant une torche de soudage numérique, qui se déplace en quelque sorte le long de la pièce, le processus de soudage, la vitesse et le meilleur angle et la meilleure direction sont déterminés pour chaque soudure. Il existe également des robots de soudage équipés de tables rotatives, ce qui permet de sélectionner une position optimale pour chaque soudure. Le courant et l'ampérage y sont également réglés. Cela signifie que le robot continue à travailler, alors que le programme suivant est déjà en préparation. Comme la génération actuelle de robots de soudage est généralement capable de trouver elle-même le produit à souder, il n'est plus nécessaire de serrer la pièce au millimètre près.

Avance

L'avancée des robots de soudage est désormais une réalité. La qualité du travail de soudage est élevée, constante et s'améliore d'un lot à l'autre. En outre, grâce à la numérisation et au développement de logiciels, les robots de soudage s'inscrivent de plus en plus dans la tendance "high mix, low volume". La crainte que les robots prennent progressivement le relais des humains n'est que partiellement justifiée.

Tout d'abord, il y a la demande croissante de programmeurs. Bien entendu, ils doivent avoir la connaissance nécessaire du processus de soudage, afin de pouvoir anticiper, lors de la programmation, le travail que le robot de soudage devra effectuer. Et puis il y a l'opérateur du robot de soudage. Il doit être capable de faire fonctionner le robot de soudage, de le régler et de le réinitialiser. L'éventail des tâches comprend également la réalisation de contrôles de qualité, le maintien de la propreté du lieu de travail ainsi que la réparation et, si possible, la prévention des pannes. Il sera également nécessaire - et restera nécessaire - d'effectuer manuellement des tâches de soudage spécifiques à des moments précis.

Merci à: Kuka et Valk Welding