Centres d`usinage

s’assurer un
investissement
très rentable
par Eléonore ROBERT, Directeur, Rédacteur en Chef
General Electric EPE à Bourogne
Les systèmes de puissance représentent
l’une des applications les plus importantes du
groupe qui tient là une place prépondérante
dans le monde. GE Energy Products Europe
GE EPE a été créé en 1999 après la séparation des activités au sein du groupe français
ALSTOM. En 2000, GE EPE a réalisé des ventes
de turbines pour un montant de 1159 millions
d’euros et emploie 2 230 personnes en France, à Bourogne et Belfort, et en Allemagne, à
Essen. En Europe, le groupe occupe la première place en ce qui concerne la fabrication
et la fourniture de ce type de turbines qui connaissent un marché en forte croissance du fait
qu’elles viennent peu à peu remplacer les installations faisant appel au nucléaire pour la
production d’énergie.
ceux pour les stators et rotors de turbines,
c’est-à-dire des pièces critiques de haute
technologie.
Pour répondre à l’accroissement de la demande, il faut investir dans les moyens correspondants. Dès septembre 1999, l’équipe,
sous la responsabilité de M. Wenger, Directeur de Projets Industriels, étudie l’offre du
marché en matière de centres d’usinage flexibles d’une capacité allant de 600 à 1000 mm
au cube, et offrant vitesse et puissance suffisantes pour usiner des matériaux difficiles
tels que des Inconel à base nickel ou des inox
Fig. 1 - Vue générale d’une partie d’installation
des cellules de fabrication constituées de centres d’usinage modèle Thunder 630 de construction Mandelli, installées chez GE EPE à Bourogne
et servant à la fabrication de segments de protection en inox entrant dans les turbines à gaz
de grande puissance pour lesquelles GE tient la
première place en Europe.
Confronté à
une exigence
d’accroissement de
production,
GE Energy
Products
Europe a
choisi
d’investir
dans des
centres
d’usinage
construits en
Italie par
Mandelli,
choix lui
ayant permis
de réduire de
quelque
cinquante
pour cent ses
temps de
cycles.
Doc. GE EPE
GENERAL ELECTRIC. Qui, dans les pays industrialisés, n’a pas entendu ce nom? Ce
géant américain œuvre dans de nombreux
secteurs tels que moteurs d’avions, finances,
électroménager, éclairage, médical, plastiques, transport, systèmes industriels, systèmes de puissance, sans oublier celui de l’information au travers d’une chaîne de télévision qu’est la NBC. Aujourd’hui, c’est celui
des systèmes de puissance, plus spécifiquement le site français de Bourogne qui fera
l’objet des lignes qui suivent.
Actuellement GE EPE est le plus gros fournisseur de turbines gaz avec un éventail d’offres allant de 40 Mw à 250 Mw, cette dernière
étant la plus forte puissance actuellement
disponible au monde. A Bourogne, sur un site
de 38000 mètres carrés où travaillent 703 personnes, sont usinés des composants dont
TRAMETAL
- Septembre 2001 - II - 47
MACHINES-OUTILS
Doc. Mandelli
Centres
d’usinage:
Le choix de GE EPE
Il est parfaitement clair qu’une telle fabrication nécessite une étude approfondie et, il
faut le préciser, peu de constructeurs de machines-outils se sont trouvés en lice pour répondre à l’appel d’offre face, notamment, aux
difficultés d’usinage et aux exigences de production. L’entreprise voulait des cellules et
des équipements dédiés à ce type de production. Ces nouveaux équipements devaient offrir un maximum de flexibilité et de
polyvalence, permettre le maximum de
temps d’usinage associé au minimum de réglage, éliminer les temps de préparation, notamment en fraisage, faire appel à l’usinage à
grande vitesse pour l’usinage des segments
de protection et des distributeurs “nozzles”
et, surtout, améliorer les temps de cycles.
Parmi les différents constructeurs consultés, un seul a relevé la totalité des défis et
franchi les épreuves des essais avec succès.
Il s’agit du constructeur italien MANDELLI, du
groupe RIELLO, qui a offert un service complet
basé sur une grande expérience technologique. Quand on parle de service complet, cela
a signifié, également, une étude de l’usinage
proprement dit avec un partenariat étroit mis
en place avec des fabricants d’outils de coupe afin de définir ceux qui conviendraient le
mieux en proposant les géométries et les
Fig. 3 - On voit,
ici, le type de
pièce usinée
sur les centres
d’usinage
Thunder,
lesquels ont
permis, après
études et essais,
de diviser les
temps de cycles
de production
par deux.
48
- Septembre 2001 - II - TRAMETAL
Doc. GE EPE
MACHINES-OUTILSS
Doc. GE EPE
Fig. 2 - Les
machines de la
gamme Thunder
sont de
construction
particulièrement rigide,
comme le
montre cette
structure, afin de
permettre le
travail à grande
vitesse faisant
également appel
à des couple
élevés à la
broche. Ces
machines ne
nécessitent pas
de fondations
particulières
pour leur mise
en place.
nickel-chrome. Ces composants
sont, ensuite, assemblés dans les
usines des Belfort. Il est intéressant de noter que la production
doit passer de 3 à 8 GigaWatt
dans les années à venir. Pour y répondre, l’entreprise a prévu des
investissements importants qui se
montent à 100 millions
d’euros,
notamment
dans les
moyens
de production.
nuances de coupe les mieux appropriées
pour répondre aux exigences sévères d’une
fabrication de grande précision dans des matières difficiles.
Des outils spécifiques ont, ainsi, été développés après plusieurs mois d’étude. Et, si
c’est en septembre 1999 que le projet avait
été lancé, moins d’un an après les premières
machines avaient déjà été livrées et sont entrées en production en octobre 2000.
La commande représente un total de dixsept machines pour un montant de 10 millions d’euros et a demandé pour son installation une durée s’étant étendue jusqu’en avril
2001, non seulement dans les usines de Bourogne mais, également, dans les usines que le
groupe possède en Hongrie et pour lesquelles la France avait les pleins pouvoirs.
Fabrication des segments de protection
Pour ces composants en acier chrome/
nickel ou en Inconel base nickel, le choix s’est
porté sur la mise en place de cellules de fabrication constituées autour du modèle de centre d’usinage Thunder 630 de Mandelli, machine de construction rigide, offrant une table
à 360000 positions, délivrant un couple à la
broche élevé avec 240 Nm, disposant d’une
capacité de magasin d’outils de base importante avec 160 emplacements, d’une broche
au cône HSK63 tournant à 14000 t/mn, d’un
système multipalettes avec, en plus, la possibilité de placer la machine sans nécessiter
aucune fondation spécifique autrement longue et coûteuse à réaliser.
Un ensemble de trois équipes responsables de quatre machines à grande vitesse a
été mis en place pour assurer cette fabrication, une palette étant préparée par opération
afin de réduire au mieux les temps de préparation et de réglage. A titre d’exemple, pour
certains modèles de segments de protection
en inox nickel/chrome leur temps de production a été divisé par deux en mettant en œuvre l’usinage à grande vitesse
Quatre opérations étaient nécessaires auparavant avec l’ancien procédé d’usinage qui
faisait appel à deux fraiseuses verticales. Aujourd’hui, il suffit seulement de deux opérations effectués directement sur les centres
d’usinage Thunder. Le temps de cycle pour
cette fabrication n’est que de vingt-six jours
contre cinquante-quatre jours il y a un an.
Pour l’usinage des pièces en Inconel, il semble intéresssant, en outre, de préciser que les
paramètres de coupe avec des outils à plaquettes en céramique spécifiques ont pu facilement être multipliés par sept.
Doc. GE EPE
MACHINES-OUTILS
Fig. 4 - Vue
partielle
de l’atelier
de fabrication
des “nozzles”,
faisant appel
à des machines
du constructeur
Mandelli,
de modèle
Storm 1400,
palettisées.
Fabrication des “nozzles”
Là également, quatre machines ont été
installées pour l’usinage des deux et trois
des “nozzles”, une palette étant dédiée à
une opération et les cellules fonctionnant
en trois équipes. Ces distributeurs, dont la
fonderie près des cotes est réalisée dans
un matériau spécial développé par GE
Power System à base de nickel étaient
auparavant - il y a dix ans - usinés en faisant
appel à la rectification en passe profonde
pour l’usinage des rainures d’accrochage
du pied des aubes dans la turbine. Il fallait
alors vingt-neuf jours pour faire les seize
pièces nécessaires.
C’est en 1995 qu’il a été décidé d’abandonner ce procédé et de faire appel au fraisage dont la vitesse de coupe pour l’ébauche
atteignait 8 m/mn et 16 m/mn pour la passe
de finition, alors qu’aujourd’hui, sur les machines de la gamme Storm de Mandelli, il est
appliqué des vitesses de 60 m/mn pour l’ébauche et de 80 m/mn pour la finition. Cela si-
Fig. 5 - Les
pièces usinées
sur les centres
d’usinage Storm
font l’objet
de contrôl e
unitaire. Aussi,
des machines à
mesurer tridimensionnelles ont-elles été placées auprès des cellules, les compagnons étant responsables d’un cycle total de fabrication et non plus seulement d’une tâche.
Doc. GE EPE
50
- Septembre 2001 - II - TRAMETAL
gnifie qu’aujourd’hui il ne
faut plus que sept jours
pour la fabrication des mêmes seize pièces entrant
dans la fabrication de turbines incluant trois étages.
Le modèle de machine
choisi est un centre d’usinage Storm 1400 à tête universelle dont la broche délivrant une puissance de 44
kW et un couple de 678 Nm
monte à 6000 t/mn. Cette
machine est équipée d’un
système de palettisation à
six palettes.
Une machine à mesurer tridimensionnelle
est installée au pied de chaque cellule afin
d’effectuer toutes les mesures sur ces pièces
vitales qui sont contrôlées unitairement. Il est
intéressant de noter à ce propos que le passage du contrôle centralisé tel qu’il était réalisé à celui de l’autocontrôle par les compagnons affectés à ces postes a nécessité pratiquement deux années. Mais, comme le précise M. Wenger, “avant, on parlait de temps
de fabrication, aujourd’hui on parle de temps
de cycle. Cela n’est pas évident de changer
de mentalité et de façon de travailler. En effet,
les opérateurs ne sont plus occupés à une
monotâche mais ont la responsabilité globale
d’une fabrication, allant de la préparation de
la pièce, à son contrôle, en passant par la production et, même, la maintenance au niveau
des machines”.
En fin de compte, la réussite
La convergence des mêmes volontés
tendues vers la réponse à un défi technologique et d’augmentation de la production a
été réussie, on le voit, par les hommes de
GE EPE, Mandelli et son représentant en
France la société ATEMO, ainsi que les fabricants d’outils.
Un mot que l’on entend fréquemment
aujourd’hui est celui de “global”, signifiant
chez nous, en France, “dans son ensemble”
mais il signifie aussi “sur le globe”, c’est-à-dire sur la terre entière, chez les anglo-saxons.
C’est, en fait, dans ces deux sens que l’on
cherche sans se lasser chez Mandelli à fournir
une solution en répondant toujours “présent”
lors d’une requête pour une consultation
technique destinée à supporter une fabrication déterminée, ceci tant en ce qui concerne
la pièce ou les pièces que les outils nécessaires à l’usinage, sans omettre, bien entendu et
avant tout, le sérieux savoir-faire du constructeur de machines-outils en standard de haute
technologie.
❑