Soudage par friction malaxage robotisé : le nouvel outil industriel hybride FSW pour robot, le plus performant du marché.

Après la tête de soudage FSW industrialisée pour les centres d’usinage, nous sommes très fiers de pouvoir maintenant officialiser l’arrivée de notre nouvel outil industriel : la broche de soudage FSW, à destination des cellules robotisées. Son utilisation en tant qu’outil de soudage propose des caractéristiques identiques aux machines spéciales FSW et s’adapte parfaitement sur toutes les marques de robots à forte charge, et ce pour un coût bien moins conséquent. A la fois outil de soudage FSW et à la fois outil d’usinage, la broche de soudage robot FSW StirWeld en devient le nouvel outil industriel hybride le plus performant du marché. Cette nouvelle innovation s’inscrivant clairement dans l’Industrie 4.0 offre désormais la possibilité aux entreprises d’optimiser leur parc robot en profitant de la technologie de soudage par friction malaxage robotisé (FSW).

Le soudage par friction malaxage sur cellule robotisée : présentation et avantages

Le soudage par friction malaxage robotisé, un process enfin accessible pour les entreprises grâce à la broche FSW Stirweld.

Le Friction Stir Welding (FSW), ou le soudage par friction-malaxage était auparavant un processus réservé aux applications à forte valeur ajoutée, et ce à cause de son coût relativement onéreux. Pourtant, ce processus de soudage sans aucune fusion propose énormément d’avantages, tant sur le plan économique que sur le plan écologique.

Le soudage par friction-malaxage (dit aussi FSW) permet l’assemblage des métaux non-ferreux à bas point de fusion comme l’aluminium, le cuivre ou encore le magnésium. Un assemblage fait sans apport de matière et donc sans fusion. Chaque assemblage par FSW permet de conserver de très bonnes caractéristiques mécaniques des matériaux, ne nécessite pas de préparation de joints et n’occasionne que très peu de déformation. Un résultat d’assemblage de haute qualité permettant ainsi des soudures parfaitement étanches.

Les avantages clés du soudage par friction malaxage :

Le résultat d’une meilleure qualité de soudure (grandes propriétés mécaniques, résistance à la corrosion, pièces étanches).
Permet de réaliser de grandes longueurs de soudures sur aluminium, sans aucune fusion du matériau de base.
Ne nécessite pas de consommables de soudage.
Engendre de faibles coûts énergétiques.
Procédé qui respecte l’environnement. Nous pouvons en effet parler de procédé « vert » en comparaison à d’autres procédés de soudage puisque l’assemblage des métaux se fait sans décapage, sans gaz de protection, sans projection et sans meulage après soudage.
L’absence de préparation de joints ou de post-traitement en raison des faibles taux de déformation et de retrait.

Chez Stirweld, nous avons développé une broche hybride FSW, adaptable sur toutes marques de robots à forte charge. Cette tête robot FSW permet ainsi de rendre accessible le soudage par friction-malaxage en transformant un robot existant en un véritable robot de soudage par friction malaxage. Robot qui d’ailleurs combinera tout aussi bien des actions de soudage FSW, que des actions d’usinage grâce à son c hangeur d’outil automatique.

Ainsi, les entreprises peuvent, grâce à ce nouvel outil, optimiser leur parc robot, en robot de soudage FSW, pour ainsi bénéficier de tous les avantages que procurent le soudage par friction-malaxage.

Soudage par friction-malaxage 3D avec bras de robot articulé

Broche de soudage par friction malaxage pour robot

Les avantages du soudage par friction malaxage robotisé :

Équiper une cellule robotisée d’une broche FSW motorisée, c’est combiner tous les avantages du soudage par friction-malaxage, aux avantages d’utiliser une cellule robotisée (robot Workstation) comme outil industriel.

Des avantages non-négligeables de hautes performances qui s’ajoutent à un coût d’investissement nettement plus intéressant.

Les avantages du soudage par friction malaxage robotisé :

1. L’assemblage de cordons 3 dimensions (3D) pour des pièces d’envergures

Contrairement au centre d’usinage qui travaille uniquement à plat, une cellule robotisée (ou robot Workstation) avec bras articulé équipé d’une broche FSW, est capable d’intervenir sur une large amplitude de mouvements. Une amplitude de mouvement permettant ainsi de travailler sur des pièces en 3 dimensions.

En travaillant sur des assemblages de cordons complexes en 3D, les cellules de soudage FSW représentent une réelle opportunité pour les secteurs tels que l’aéronautique, l’aérospatial, le ferroviaire, l’automobile…

soudage par friction malaxage avec robot

Avec une solution de soudage par friction malaxage robotisé, l’assemblage des pièces peut se faire sur 7 axes (contrairement à 3 ou 5 sur une machine de centre d’usinage), permettant ainsi de couvrir et de souder l’intégralité de la surface de pièces de grandes tailles, en 3 dimensions.

2. Une cellule robotisée FSW, pour des assemblages toujours plus grands

Équiper une cellule robotisée d’une broche de robot FSW, c’est pouvoir effectuer des soudages de grande envergure. Avec une hauteur d’origine de 3 mètres de haut, le bras articulé peut déjà travailler sur une amplitude totale de 2 mètres.

Pour des pièces encore plus grandes, les performances d’une station robotique FSW ne seront pas limitées puisqu’il sera possible de monter la cellule sur des rails allants jusqu’à plus de 20 mètres de long. Couvrant ainsi des surfaces de pièces encore plus conséquentes.

Cette possibilité d’équiper une station robotique FSW sur des éléments standards comme des rails, est un réel gain en économie d’échelle. Des gains de productions et de coûts considérables pour le soudage et l’usinage de grandes pièces.

Broche FSW pour robot

3. Broche robot FSW et gain de productivité

Avec sa rotation à 360°, la cellule robotisée équipée de la broche FSW peut travailler simultanément sur plusieurs postes de travail. Une fois une première pièce soudée, le bras articulé peut aisément commencer à souder sur un second plan de travail, le temps d’effectuer le chargement/déchargement de la première pièce (chargement pendulaire ou en temps masqué). Un gain de productivité considérable pour les grandes séries de pièces à souder.

La nouvelle broche hybride FSW pour robot à charge élevée : entre performances et innovations

Avec ce nouvel outil de tête hybride FSW pour robot, nous souhaitions améliorer et augmenter la productivité des entreprises dans l’assemblage des métaux. Un outil hybride FSW réunissant des caractéristiques industrielles innovantes et performantes.

Quelles sont les innovations apportées par la broche hybride robotisée FSW ?

1. Une broche FSW adaptable sur toutes les marques de robots

Certaines marques de robots proposent aujourd’hui leur propre tête de soudage par friction malaxage, compatible uniquement sur leur robot. La broche robot FSW Stirweld s’adapte elle, sur toutes les marques de robots à forte charge.

Avec cette innovation de compatibilité via un adaptateur (Robot Flange), Stirweld devient la première broche robot FSW au monde à s’adapter sur toutes les marques de robots à forte charge. Des robots allant de 600 kilogrammes à 2 000 kilogrammes de charges telles que les marques comme : Fanuc, Kuka, Stäubli, Yaskawa, ou encore ABB.

Les cellules robotisées étant standardisées pour faciliter et limiter les coûts de maintenance, nous offrons avec cette broche un gain de coût considérable en adaptant la technologie FSW sur toutes ces marques de robots. Un outil offrant aux intégrateurs de cellules robotisées, une solution complétement indépendante d’une marque de robot.

A savoir : seule la broche est livrée, ce qui offre la possibilité de composer librement des environnements de soudage FSW. Une solution qui répond et s’adapte à toutes les demandes des industriels.

équipement de soudage par friction-malaxage

IHM de la broche robot FSW Stirweld

2. La broche FSW sur cellule robotisée, l’outil industriel hybride de soudage et d’usinage

Le soudage par friction malaxage peut entraîner sur les différentes applications du flash, autrement dit les bavures sur les bords de la soudure. Utiliser la technologie de la broche robot FSW, c’est aussi bénéficier d’une tête hybride pouvant à la fois s’équiper d’un outil de soudage FSW et d’un outil d’usinage. Grâce à l’interface homme-machine que nous avons développée, le robot peut facilement et rapidement changer d’outil, en toute autonomie.

3. Changeur d’outils automatique

Avec son changeur d’outils automatique en cône HSK 63, la broche Stirweld peut adapter automatiquement ses cycles de fabrication pour gérer plusieurs outils FSW ou d’usinage. De plus, le robot peut remplacer son outil FSW arrivé en fin de vie sans intervention humaine.

4. Industrie 4.0 : une cellule robotisée équipée d’une broche FSW intelligente

En équipant une cellule robotisée d’une broche robot de soudage FSW, nous équipons le robot d’un véritable système d’intelligence sur 2 axes :

1. Broche connectée FSW pour une maintenance prédictive: la broche permet de remonter, sur l’interface homme-machine livré avec la tête, de potentielles maintenance à venir. L’ordinateur permet une communication fluide et facilitée entre l’utilisateur et la broche robot via des alertes visuelles et sonores. Malgré le faible besoin de maintenance que nécessite ce nouvel outil, il n’en reste pas moins utile que d’avoir des remontées d’informations quant à l’usure des outils FSW utilisés (par exemple, lorsque celui-ci arrive à la fin de son temps d’utilisation).

À savoir : tous nos outils et pièces composants la broche robot FSW ont été soumis à de nombreux tests afin de proposer un outil fiable et robuste, qui nécessitera le moins de maintenance possible. Lorsqu’un outil FSW arrive en fin d’utilisation, nous changeons celui-ci en échange standard.

2. Remontées d’informations intelligentes : grâce à l’instrumentalisation complète de la broche robot FSW, l’interface homme-machine est en mesure de remonter un grand nombre d’informations en full monitoring. Des informations telles que la mesure de couple, le couple de soudage, les vibrations, les inclinaisons, le pilotage du refroidissement… Des informations qui permettent de gagner en qualité et en efficacité sur les différentes séries de soudage par friction malaxage, mais qui permettent aussi d’assurer le bon parcours du cordon de soudure sur les différents assemblages.

A savoir : la broche robot FSW répond à la certification EN 9100 afin de garantir les contrôles qualités des pièces. Qualité analysée par l’interface homme-machine de l’outil

Cordons en 3D pour des pièces en aluminium

Broche FSW Stirweld pour robot

Les caractéristiques techniques de la broche robot FSW

Bien que nettement moins coûteuse, notre broche robot FSW Stirweld possède des caractéristiques supérieures aux machines spéciales de soudage par friction-malaxage (FSW):

Vitesse de rotation allant jusqu’à 10 000 tours/minute. Ce qui en fait la broche robot hybride FSW la plus rapide du marché.
Capacité de poussée verticale de 18 000 newtons. Ce qui en fait la broche robot hybride la plus puissante du marché.
Changement d’outil automatique pour passer d’un outil de soudure par friction-malaxage à un outil d’usinage ou encore pour un remplacement d’outil FSW en cas de maintenance prédictive.
Broche à refroidissement par eau afin de garantir une température idéale pour supporter les grandes séries de fabrication automobile et cela 24h/24, 7J/7.
Fonctionnement 100% électrique : la prise de la broche FSW permet une installation rapide, fiable et robuste pour la connectique aux différents faisceaux. L’absence d’énergie hydraulique sur la broche robot FSW réduit considérablement la maintenance.
Broche compatible avec outil à épaulement fixe (Stationary Shoulder)

Caractéristiques de la broche FSW pour robot

Procédé de soudage FSW robotisé : un projet développé par 3 acteurs principaux

En tant que porteur de ce projet de broche robot FSW, nous avons avec l’aide de deux acteurs locaux et le soutien de la BPI France, développé cet outil de l’industrie 4.0.

Stirweld : fabricant de la broche de soudage FSW.
Institut Maupertuis : béta testeur de la broche de soudage sur différentes applications.
Doptim : spécialiste de la Smart Data, sa mission était de développer l’intelligence process pour le contrôle en ligne et le contrôle qualité lors du process industriel de soudage FSW.