De la brouette à la Ferrari IRB 5500

C’est en 1967 que le premier robot de peinture a débuté son travail consistant à mettre en peinture les brouettes produites par la société Trallfa. Cette entreprise, créée en 1941 en Norvège par Nils Underhaug, embauche en 1962 comme manager un jeune ingénieur du nom d’Ole Molaug. Ce dernier, féru d’électronique, commence à réfléchir à la possibilité de mettre au point un robot de peinture, et le 1er juin 1964, il présente à son patron un projet avec un budget estimé entre 1500 et 2000 dollars.

Mais le véritable succès, préfigurant la nouvelle orientation stratégique de la société, ce sera un jour de 1969 durant lequel le premier robot sortira de l’usine, après avoir été vendu à une firme suédoise désirant émailler ses baignoires. Trente-sept ans plus tard, et après un rachat par Abb, c’est le 10 000e robot qui sort des chaînes de production. Et pas n’importe quel robot, c’est le premier d’une toute nouvelle génération qui pourrait faire grand bruit dans le monde de la peinture robotisée.

 

Accélérer, toujours accélérer

Le domaine de la peinture robotisée est un secteur à part entière. Autant un robot de soudage pourra être utilisé dans des applications de manutention, autant en projection la mécanique ne fera que ce type de production. La raison en est simple, sur le plan des performances, ce n’est plus la charge transportée qui est importante, mais les accélérations possibles.

Comme le rappelle Hubert Labourdette, Directeur Mondial de l’Automatisation Peinture chez ABB et Directeur Division Robotique France, "il y a eu une époque où la mécanique du robot allait plus vite que les systèmes de projection de peinture, puis ce fut l’inverse, les mécaniques des robots ayant parfois du mal à suivre. Avec ce nouveau robot, nous avons développé en parallèle les deux technologies".

L’ensemble de la cellule de peinture d’un utilisateur a été décortiqué, c’est ainsi qu’il apparaît que 70 % de l’investissement général d’un site de peinture se découpe en Cabine de peinture, robots et distribution de la peinture. Pour ce dernier développement, c’est le tout qui est pris en compte, et non comme dans les années 70-80 uniquement la partie robotique. Comme critères de sélection, les acheteurs regardent le plus souvent les économies possibles sur le matériel de base, mais aussi sur la maintenance ou la formation. C’est à cet ensemble qu’Abb s’attaque avec un objectif de faire chuter les investissements de 50 % et les coûts d’opération de 25 %.

Pour y parvenir, le premier critère a été l’accélération associée au volume de travail atteignable. Ce volume reste dans une fourchette connue, le marché principal de la robotique de peinture demeurant l’industrie automobile, et le volume d’un véhicule, à quelques centimètres près, est connu.

Le manque d’accélération a jusqu’ici imposé dans la quasi-totalité des applications l’emploi de quatre robots, deux de chaque côté, ses derniers se répartissant l’avant et l’arrière, mais également les côtés droit et gauche. A partir de ces emplacements, les cycles de projection imposaient des recoupements des zones entre les deux robots se situant face à face, mais aussi un accroissement de la dépose de peinture dans les angles.

Autre contrainte mise en exergue par le schéma ci-dessous, c’est l’épaisseur de peinture déposée. En fonction d’une vitesse identique de 2000 mm/sec avec des accélérations variant de 2 m/sec2 à 25 m/sec2, les différences sont visibles à l’œil nu sur le graphique, mais également sur le véhicule qui sort de la chaîne.

Auparavant, pour régler ce problème, le plus souvent le cycle du robot débordait de la caisse à peindre, et le virage effectué trop lentement était réalisé à l’extérieur du véhicule d’où une quantité de peinture projetée inutilement et un temps de cycle plus élevé.

Avec ce nouveau robot, il a été mis au point un logiciel du nom de StayOn qui gère au plus court les changements de direction, sans devoir sortir de la caisse à peindre. Abb annonce pour une surface à peindre de 3,2 m2, un temps de cycle diminué de 20 %, un dépôt de peinture inférieur de 12 % et un temps d’application réel de la peinture augmenté de 10 %.

Pour les cas où deux robots devraient recouper leurs zones de travail, c’est le logiciel NoPatch qui prend le relais pour permettre aux différentes déposes de ne pas se superposer, et faire en quelque sorte une couture propre entre les déposes.

 

La nouvelle mécanique

Ces logiciels sont au service d’une nouvelle mécanique, l’Irb 5500. L’axe 1 est solidaire d’un support, lui-même fixé obliquement en bout d’un mat. Les deux axes suivants ressemblent plus à une architecture Scara qui pourrait se mouvoir grâce à l’axe 1 dans l’espace. Les trois axes poignets restent des classiques du genre et sont repris des mécaniques Irb 5400. Au total, la réduction de poids est de 40 % et le nombre de pièces mises en œuvre est diminué de moitié, de quoi passer d’une accélération maxi de 14 m/sec2 pour le 5400, à 26 m/sec2 pour le 5500.

La mécanique n’a pas été la seule à faire les frais de ce relooking. Le système de distribution de peinture a été adapté. Et si la version 5400 intégrait l’ensemble des tuyauteries d’amenées des peintures, jusqu’à 36 teintes différentes soit une centaine de tuyaux possibles au total, avec le 5500 c’est le procédé à cartouche qui est l’unique moyen de projection. La version mise au point pour cette nouvelle mécanique permet d’atomiser jusqu’à 1000 cc/min et de faire varier en temps réel les jets que ce soit pour obtenir un petit ou un gros pinceau.

En fait de cartouches, il s’agit plutôt de stylos. Car aucun nettoyage en cas de changement de couleurs n’est à prévoir. C’est l’ensemble du système de projection qui est remplacé. En fonction du véhicule arrivant sur la chaîne, la cartouche est préalablement préparée avec 1, voire 2 % de peinture supplémentaire. Le temps de changement entre chaque cartouche n’excédant pas les 9 secondes.

Robot et cartouche appairés devraient permettre dans une cellule, la mise en place de deux robots, là où auparavant quatre étaient nécessaires. Mais cette diminution de l’investissement en mécanique robots est-il si important dans une cellule complète ? Question posée à Udo Grohmann, le patron de la Recherche et Développement du robot, il est formel "le gain pourra atteindre les 50 % sur une cellule, avec des cabines plus petites, une programmation simplifiée, une maintenance divisée par deux...".

 

De la peinture à la Chine

Au fil des ans, Abb s’est séparée de plusieurs branches pour se recentrer autour de cinq grands pôles allant de la puissance aux automatismes. Le pôle regroupant l’intégralité de l’offre robotique annonce un chiffre d’affaires de 1,7 milliards de dollars en 2005 et 4600 salariés.

En marge de cette présentation, nous en avons profité pour faire un tour de la robotique chez ABB avec Anders Jonsson – Patron de la branche robotique d’ABB – et Hubert Labourdette Directeur Mondial de l’Automatisation Peinture chez ABB et Directeur Division Robotique France d’ABB.

Quels ont été les résultats d’Abb pour l’année 2005 ?

Pour notre part, nous avons réalisé l’année dernière 59 % de notre chiffre d’affaires dans le monde automobile. Au total, la base installée par ABB est de 140 000 robots.

Notre position sur ce marché de la robotique dépend des applications. Par exemple, nous sommes premiers dans la fonderie, suivi par Fanuc et Kuka ; dans l’industrie du plastique, nous arrivons en deuxième position derrière Fanuc ; et dans la fabrication métallique, nous sommes juste derrière Yaskawa. Dans tous les cas, nous sommes dans les trois premiers, de plus l’année 2005 en terme de robots vendus a été notre meilleur résultat depuis la création de la robotique à la fin des années 1970, le tout sur un marché total de la robotique estimé entre 7 à 9 milliards de dollars et en progression de 6 à 8 % par an.

Quels sont les concurrents d’ABB dans la peinture. Ce sont d’autres fournisseurs de robots ou des spécialistes comme Durr ?

La partie process de la peinture est primordiale, c’est en quelque sorte un métier à part. Nous sommes confrontés à des concurrents, comme Durr que vous citiez, et cette nouvelle offre est typiquement une réponse globale qui comprend un ensemble robot + système de projection.

En dehors de ses caractéristiques propres, l’utilisation du même contrôleur que les autres robots de la gamme est un atout important, même si le process peinture est particulier, nous avons une homogénéité dans la gamme et donc tout au long d’une ligne de production automobile. Que ce soit pour la maintenance ou la programmation, c’est un avantage non négligeable pour les constructeurs automobiles.

L’Irb 5500 devrait nous permettre de rester dans le groupe de tête. C’est en faisant évoluer nos offres que nous avons par exemple permis à Toyota de gagner 2 euros de peinture par véhicule.

Avec l’Irb 5.500, c’est le marché de la peinture que vous mettez en avant. Y a-t-il de gros débouchés en dehors de l’automobile ?

Le marché de l’automobile reste le grand consommateur de robots de peinture, même lorsque les coûts salariaux sont moindres. En Slovaquie, des installations récentes semi-automatisées passent au tout automatique et à la robotique, les industriels se rendant compte que la qualité n’est pas au rendez-vous sans les robots.

Et si la robotique s’est fortement intéressée au marché automobile, aujourd’hui, les choses changent, la demande de qualité augmente sans cesse. Nous devons faire face à de nouvelles demandes, c’est le cas avec le magnésium qui remplace le plastique dans les téléphones portables et sur lequel il faut projeter avec une qualité irréprochable.

Est-il envisageable pour demain d’avoir des systèmes robotisés, totalement autonomes, sans aucune intervention humaine ?

Tout à fait, à partir d’outil logiciel comme RobotStudio et Virtual Applicator, l’ensemble de la chaîne de peinture pourra être 100 % autonome.

Anders Jonsson, vous êtes l’un des premiers patrons à avoir décidé de baser vos bureaux en Chine, pourquoi ?

La Chine est très importante à nos yeux. L’an dernier plus de 600 robots y ont été installés, et cette année, nous ferons encore mieux. Nous voulons rester numéro un en Chine, le challenge est important notamment en dehors de l’industrie automobile.

En Chine, où les contrats de travail n’ont rien à voir avec ceux pratiqués en Europe, où les normes de sécurité sont moins contraignantes que chez nous, nous avons vendu des robots pour les lignes de production d’Ipod. Pour effectuer la peinture de chacun des boîtiers, seule la robotique garantissait la qualité voulue. Aujourd’hui, et encore plus demain, c’est la recherche d’une qualité irréprochable qui imposera la robotique. 