SOUDAGE AUTOMATISÉ VS SOUDAGE MANUEL : Comparaison des temps de production dans la construction métallique

Combien de temps peut-on réellement gagner grâce au soudage robotisé ? Pour répondre à cette question, nous avons comparé plusieurs assemblages courants issus de la construction métallique, réalisés manuellement et à l’aide du Voortman Fabricator. Le Fabricator est une machine automatisée d’assemblage et de soudage destinée aux charpentiers métalliques.

À propos de cette comparaison

Les ingénieurs de Voortman ont comparé le temps de cycle de la machine au temps nécessaire à la fabrication manuelle des assemblages. Pour le temps de cycle de la machine, le logiciel LogicSteel CADCAM a été utilisé. Le point essentiel est que les ingénieurs ont inclus l’ensemble du processus d’atelier dans cette comparaison. Non seulement l’assemblage et le soudage, mais aussi toutes les étapes connexes. De plus, tous les assemblages sont basés sur une soudure monocouche.

Dans cet article :

• Exemple d’assemblage 1 >>
• Exemple d'assemblage 2 >>
• Exemple d'assemblage 3 >>
• Pourquoi le soudage robotisé est-il plus rapide ? >>
• Dans quels cas le soudage robotisé n'est-il pas efficace ? >>
• Avantages du soudage automatisé pour la construction métallique >>

Exemple d'assemblage 1 :

Pièce principale : HEA260 | Sous-pièces : 26 | Poids : 608 kg (1 340 lb)

• Soudage robotisé - durée totale de fabrication : 3 h 36 min 30 s
• Soudage manuel - durée totale de fabrication : 11 h 13 min
  

Conclusion : Pour cet assemblage, le temps de fabrication total du Fabricator est 68 % plus rapide que la fabrication entièrement manuelle.

Dans cet exemple, un profilé HEA260 complexe composé de 26 sous-pièces a été évalué. Le Fabricator a pu assembler et souder automatiquement 25 de ces pièces, ce qui a représenté environ 20 m (65 ft) de soudure automatisée. Une pièce a nécessité une soudure manuelle (environ 19 cm / 7 in), car certains composants ne peuvent pas être usinés par le robot. (Par exemple, lorsque des pièces secondaires dépassent la limite de taille ou ne sont pas en contact direct avec l’élément principal.)

La pièce spécifique qui a dû être soudée manuellement est le raidisseur situé à l’intérieur du profilé en I, en haut. Elle ne peut pas être usinée directement par le robot de soudage dans la séquence d’assemblage actuelle en raison de sa géométrie et de sa position. Cependant, si cette petite tôle était pré-assemblée, cette pièce combinée pourrait alors être entièrement soudée à l’aide du Fabricator.

Le temps nécessaire pour réaliser manuellement cette partie restante est inclus dans le temps total de fabrication de 3 heures et 36 minutes. En revanche, un processus entièrement manuel doit traiter l’ensemble des 26 pièces et une longueur totale de soudure d’environ 22 m (72 ft), ce qui entraîne un temps de production nettement plus long.

Cette comparaison met en évidence la manière dont le soudage robotisé réduit considérablement le temps de production, l’intensité de main-d’œuvre et la complexité de la manutention, même pour des assemblages présentant un volume de soudure élevé.

Exemple d’assemblage n° 2 :

Pièce principale : HEA260 | Sous-pièces : 11 | Poids : 523 kg (1 154 lb)

• Soudage robotisé – temps de fabrication total : 1:08:18
• Soudage manuel - temps de fabrication total : 5:06:00
  

Conclusion: Pour cet assemblage, la durée totale de fabrication avec le Fabricator est 78 % plus rapide que la fabrication entièrement manuelle.

Dans cet exemple, un profilé HEA260 composé de 11 sous-pièces est évalué. Le Voortman Fabricator est capable d’ajuster et de souder automatiquement les 11 pièces à l’aide d’un système de soudage robotisé, ce qui donne une longueur totale de soudure automatisée de 9 228 mm ≈ 9 mètres (30 pieds) sans aucune intervention manuelle requise. Ce niveau d’automatisation du soudage permet d’obtenir un temps de production total de seulement 1 heure et 8 minutes.

En revanche, un processus de soudage entièrement manuel pour le même assemblage prendra plus de 5 heures. La différence réside dans la manutention et le positionnement requis lors de la fabrication manuelle. Avec un profilé pesant plus de 523 kg (1 154 lb) et des composants tels que la plaque de base à gauche, comportant plusieurs petites tôles de chaque côté, le soudeur doit sans cesse repositionner et faire pivoter l’ensemble pour accéder à toutes les soudures. Chaque repositionnement nécessite une manutention par grue et une vérification, ce qui augmente considérablement le temps de production.

Cet exemple montre que l’efficacité de la fabrication repose sur l’optimisation du temps d’arc et la réduction des manipulations. Plus le processus de soudage est continu, plus le gain de temps est important.

Exemple d’assemblage n° 3 :

HEA500 | Sous-pièces : 7 | Poids : 1 231 kg (2 714 lb)

• Soudage robotisé - durée totale de fabrication : 0:55:24
• Soudage manuel - durée totale de fabrication : 3:26:00

Conclusion: Pour cet assemblage, la durée totale de fabrication avec le Fabricator est 73 % plus rapide que la fabrication entièrement manuelle.

Cet assemblage HEA500 comporte 7 sous-ensembles, qui peuvent tous être entièrement usinés par soudage robotisé avec le Voortman Fabricator. Le système assemble et soude automatiquement l’ensemble complet, atteignant une longueur totale de soudure d’environ 68 m (223 ft) sans aucune intervention manuelle. Grâce à ce niveau d’automatisation du soudage, l’ensemble du processus est réalisé en seulement 55 minutes.

Une approche de soudage entièrement manuelle nécessite en revanche 3 heures et 26 minutes pour le même assemblage. Un temps considérable est consacré à la manutention des pièces, à leur positionnement et aux rotations de l’assemblage. La comparaison entre le soudage automatisé et le soudage manuel montre clairement comment le soudage robotisé rationalise le flux de production et réduit considérablement le temps de production, même pour des assemblages relativement simples.

Pourquoi le soudage robotisé est-il plus rapide ?

Dans ces exemples, le soudage robotisé est plus rapide principalement parce que l'ajustement et le soudage sont entièrement intégrés dans un seul et même processus automatisé. Avec le Fabricator, les pièces sont positionnées, alignées et soudées automatiquement. Il n’y a pas besoin de manipulation intermédiaire, de nouvelle mesure ou de transfert entre les postes de travail. Cela élimine une grande partie du travail manuel et réduit le risque d’erreurs entre les différentes étapes.

De plus, le système conserve les informations issues du processus d’assemblage et les applique directement pendant le soudage. Cela signifie que le robot sait exactement comment chaque sous-pièce est positionnée, où se trouvent les jeux et quelle quantité de soudure est nécessaire. En conservant ces informations tout au long du processus, les ajustements et les nouvelles mesures inutiles sont éliminés, ce qui augmente encore la rapidité et la cohérence.

Il est important de noter que cette efficacité ne se traduit pas par une complexité accrue au niveau de la préparation du travail. La préparation du travail pour le Fabricator peut être effectuée en quelques minutes seulement, ce qui permet de rationaliser l’ensemble du processus, du bureau à l’atelier.

Dans quels cas le soudage robotisé n’est-il pas efficace ?

Bien que le soudage robotisé offre des avantages significatifs dans de nombreuses situations, il ne constitue pas toujours le choix le plus efficace. Le soudage manuel est plus pratique pour les assemblages simples.

Prenons par exemple une série de profilés légers comportant uniquement une tôle supérieure et une tôle inférieure. Un soudeur peut rapidement positionner et souder les pièces manuellement, en continu. La simplicité de l’assemblage permet au soudeur de passer efficacement d’un profilé à l’autre, sans avoir besoin d’un réglage ou d’un repositionnement complexe. Chez Voortman, nous considérons qu’un assemblage comportant moins de quatre sous-pièces est un assemblage simple.

Avantages du soudage automatisé pour la construction métallique

Lorsque le soudage robotisé permet de réaliser des assemblages jusqu’à 78 % plus rapidement, l’impact pour un charpentier métallique va bien au-delà de la simple réduction du temps de cycle. Elle augmente directement la capacité de production sans nécessiter de main-d’œuvre supplémentaire. Cela permet de mener à bien davantage de projets dans les mêmes délais. Les délais de livraison sont raccourcis et deviennent plus prévisibles, ce qui améliore la fiabilité des livraisons auprès des clients. Parallèlement, la qualité constante assurée par la robotique réduit les retouches et le gaspillage de matériaux, ce qui diminue les coûts de production globaux.

En automatisant les tâches de soudage répétitives, les soudeurs qualifiés peuvent se concentrer sur des tâches complexes et à forte valeur ajoutée, là où leur expertise est la plus utile. Il en résulte une exploitation plus efficace, capable d’augmenter la production, de rester compétitive en termes de prix et de délais de livraison, et de répondre avec plus de souplesse à une demande croissante sans sacrifier la qualité.