La réduction des émissions de CO2 et l'extension des cycles de charge dans l'E-mobilité : deux objectifs dont on se rapproche grâce à des véhicules plus légers. Les fabricants automobiles l'ont reconnu depuis longtemps et emploient des matériaux légers au lieu d'acier conventionnel dans la carrosserie des véhicules.
Les exigences de sécurité, la disponibilité des matériaux, la facilité de réparation, la facilité de remplacement des pièces de carrosserie à des fins de recyclage et la recyclabilité de ces pièces constituent des défis majeurs pour l'industrie automobile. En termes de montage, ceci implique de profonds changements : en présence de matériaux légers, le choix de la technologie d'assemblage adéquate est fondamental. Dans les chaînes d'assemblage de carrosserie automobile, c'est la technique du vissage par fluotournage qui a été retenue.
Par le biais d'une forte pression et d'une vitesse de rotation élevée, la pointe spécialement formée de la vis de vissage par fluotournage génère une chaleur de frottement qui entraîne un processus de flux de la tôle non pré-percée. Le processus débute par la formation d'un " cratère ", dans lequel un filetage à filets multiples est obtenu après le passage de la vis et la formation d'une " trémie traversant " à pression réduite. Un filetage se forme, pouvant ultérieurement, en cas de réparation, accueillir une vis " normale ". Après la formation de cet orifice, la vitesse de rotation est réduite, et s'ensuit un pré-serrage jusqu'à la tête de repos et le serrage final de la pièce aux paramètres de couple et d'angle préétablis.
L’ensemble du processus dure généralement moins de 2 secondes. Aucun autre élément de sécurité tel qu’un écrou ou un boulon n’est nécessaire, puisqu’au montage l’alésage et le filetage de la vis s’épousent parfaitement. La vis est " fixée ". Plus aucun perçage ou découpage préliminaire de la pièce n’est requis.
Cette méthode permet non seulement l'assemblage de feuilles de matériaux différents, mais présenté également des avantages conséquents en termes de coûts et de temps de traitement. Mais ce processus de vissage est-il adapté à des assemblages impliquant des matériaux variables ?
Afin de garantir une qualité de vissage malgré des variations de tolérance dues à l'épaisseur des tôles, la longueur des vis ou à des différences structurelles, les systèmes de vissage actuels déterminent les paramètres de fixation séparément et selon des procédés laborieux. Habituellement, leurs mouvements de positionnement sont basés sur des vérins pneumatiques avec soupape proportionnelle. Dans certaines circonstances, la précision de la mesure des forces et positions d'appui laisse à désirer. Le comportement de l'air comprimé peut ainsi s'interposer au déroulement normal des opérations de vissage.
Dans ces opérations, l'étape la plus critique est la transition entre la réalisation de la trémie (Phase 3) et du filetage (phase 4). Il se présente en effet le risque que lors d'une réduction anticipée de la vitesse de rotation et/ou de la force de pression de la visseuse, la trémie ne soit pas complètement achevée et que la vis ou la pièce à assembler soit endommagée par un couple de taraudage trop élevé. En endommageant le filetage, un arrêt tardif peut également porter atteinte à la qualité de la fixation.
Plus besoin d'une analyse laborieuse des paramètres de vissage
Le spécialiste des technologies de vissage DEPRAG a définitivement résolu ces risques : la société propose une unité d'assemblage adaptative pour vissage par fluotournage avec un entraînement électrique régulé à la fois pour le processus d'avance et pour le processus de vissage. La mesure en continu des paramètres de vissage permet un ajustement hautement dynamique de la force de pression et de la vitesse de rotation de la visseuse.
Contrairement aux systèmes classiques, la nouvelle unité d'assemblage Adaptive DFS détermine et contrôle la vitesse et la longueur d'avance de manière très précise. Les données transmises en continu par les modules de commande permettent une détection précise et automatique des points de pénétration appropriés. Les changements de paramètres minutieux et nécessaires peuvent ainsi être réalisés de manière autonome par l'appareil.
Ceci garantit des paramètres de processus idéaux indépendamment de la tolérance des composants ou des vis et réduit ainsi de façon significative les besoins d'analyse et le paramétrage préliminaires. Les processus de réparation coûteux et laborieux dus à des trémies imparfaites, des vis de mauvaise qualité ou des filetages faussés s'en trouvent réduits au minimum.
L'obtention de paramètres spécifiques à chaque cas de figure minimise également les contraintes auxquelles sont soumises les vis et les pièces d'assemblage. Les données de procédé supplémentaires augmentent par ailleurs la cohérence de la documentation des processus de vissage.
Le contrôle électronique séparé de l'entraînement d'avance et de vissage en conjonction avec des options de paramétrage avancées assure une grande flexibilité dans le traitement des matériaux et notamment dans l'usage de matériaux disparates ainsi que le recours à des processus de vissage spéciaux pour de nouveaux éléments de fixation dans le cadre de séquences d'assemblage spécifiques à certaines applications. Le contrôle de la présentation des pièces permet de définir des séquences de présentation et des points d'arrêt précis, nécessaires en présence de matériaux modernes telles que les composites de carbone et PFRC. Un avantage non négligeable pour des matériaux dont le comportement (par exemple la délamination à la perforation) n'est pas encore bien connu.
Le nouveau système d'assemblage fonctionne à une vitesse allant jusqu'à 8000 tours/mn avec un couple maximal de 15 Nm. L'entraînement électrique contrôlé de l'entraînement d'avance permet de régler les positions souhaitées avec une grande précision. Ceci permet un maintien sûr de la vis par la douille, ce qui est particulièrement nécessaire dans les opérations de vissage sous plancher. En outre, ceci raccourcit le temps de cycle par vis, car seule une course d'alimentation courte doit être exécutée. Les limites imposées par les matériaux (par ex. en termes de vitesse et de couple) peuvent être exploitées de façon optimale tant lors du taraudage que lors du serrage. Pendant que le système se déplace vers la prochaine position de vissage, la vis suivante est déjà injectée et mise en position. Le système de vissage est optimisé pour minimiser les temps de cycle.
Une autre caractéristique nouvelle et importante de l'unité d'assemblage adaptative est l'application centrale de la force de pression dans l'axe de la vis. Des forces de pression allant jusqu'à 3500 N n'induisent pas de charges transversales, ce qui à son tour a un effet extrêmement positif en termes d'usure des paliers et des guides. Ceci se traduit par une construction légère et compacte. Grâce à son faible poids, l'unité convient parfaitement pour une utilisation avec des robots. Sa forme effilée, d'une largeur inférieure à 170 mm et sans protubérances lui permet d'atteindre des points de vissage difficiles d'accès. Elle peut par ailleurs être facilement adaptée à différents types de fixations grâce à des modules spécifiques interchangeables. Cette conception modulaire, associée à des mandrins à changement rapide, rend l'entretien de l'unité particulièrement facile. Le système peut éventuellement être équipé d'un système de changement d'outil automatique.
L'alimentation de vis est disponible en deux variantes : via un tuyau ou via un chargeur.
Pour répondre aux exigences élevées en termes de maintenance et d'entretien et minimiser les temps d'arrêt, l'unité d'assemblage est modulaire. Les composants qui sont continuellement en contact avec les pièces à assembler ou avec les éléments de fixation, et donc exposés à une plus grande usure, peuvent être échangés sans outil ou et sans connaissance particulière sur simple pression d'un bouton.
L'unité d'assemblage dispose d'une interface utilisateur intuitive et ergonomique. Les fonctions de diagnostic intégrées complètes se prêtent à une maintenance préventive, garantissant la disponibilité maximale de l'appareil. L'enregistrement de tous les paramètres et résultats permettent pour leur part une documentation et une évaluation complètes des opérations de vissage.
Qui plus est : Des ports mécaniques et électriques permettent le raccordement rapide d'un appareil photo ou d'un pointeur laser pour la documentation de la géométrie et de l'accessibilité des points de fixation ou la détermination pratique des positions de vissage.
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