Un rouleau fixé au bras de levier est façonné près du diamètre extérieur de la pièce rotative. Les éléments d'outils de base requis pour la plupart des opérations de filage comprennent le mandrin, le suiveur qui maintient le métal, les rouleaux et les bras de levier qui forment la pièce et l'outil de dressage. Image : Toledo Metal Spinning Company.
L'évolution du portefeuille de produits de Toledo Metal Spinning Co. n'est peut-être pas typique, mais elle n'est pas unique dans le domaine des ateliers de formage et de fabrication de métaux. Le magasin basé à Toledo, dans l'Ohio, a commencé à fabriquer des pièces sur mesure et est devenu connu pour la production de certains types de produits. À mesure que la demande augmentait, il a introduit plusieurs produits standard basés sur des configurations populaires.
La combinaison du travail sur commande et du travail sur stock permet d'équilibrer les charges des magasins. La duplication du travail ouvre également la porte à la robotique et à d'autres types d'automatisation. Les revenus et les bénéfices ont augmenté et le monde semblait se porter bien.
Mais l'entreprise croît-elle aussi vite que possible ? Les dirigeants du magasin de 45 employés savaient que l'organisation avait plus de potentiel, surtout lorsqu'ils ont vu comment les ingénieurs commerciaux passaient leurs journées. Bien que TMS propose plusieurs gammes de produits, de nombreux produits ne peuvent pas être simplement prélevés dans l'inventaire des produits finis et expédiés. Ils sont configurés sur commande. Cela signifie que les ingénieurs commerciaux passent beaucoup de temps à préparer les documents pour les commandes de trémies, en spécifiant les ferrules ici et les accessoires ou vernis spécifiques ici.
TMS a en fait une contrainte d'ingénierie, et pour s'en débarrasser, l'entreprise a introduit cette année un système de configuration de produits. Un logiciel personnalisé conçu sur SolidWorks permet aux clients de configurer leurs propres produits et de recevoir des devis en ligne. Cette automatisation du front-office devrait simplifier le traitement des commandes et, surtout, permettre aux ingénieurs commerciaux de gérer davantage de travail personnalisé gratuitement. En bref, l'outil devrait aider à améliorer l'efficacité des devis et de l'ingénierie, ce qui est une bonne chose. Après tout, moins l'ingénierie et les devis sont efficaces, plus il est difficile pour un magasin de se développer.
L'histoire de TMS remonte aux années 1920 et à un immigrant allemand nommé Rudolph Bruehner. Il a été propriétaire de l'entreprise de 1929 à 1964, employant des fileurs de métal qualifiés qui avaient des années d'expérience de travail avec des tours et des leviers, perfectionnant le processus de filage. Le tour fait tourner l'ébauche et le fileur de métal utilise un levier pour presser les rouleaux contre la pièce, la faisant se former contre le mandrin.
TMS s'est finalement étendu à l'emboutissage profond, produisant des pièces estampées ainsi que des préformes pour le filage. Un tendeur poinçonne une préforme et la monte sur un tour rotatif. Commencer avec une préforme plutôt qu'avec une ébauche plate permet de filer le matériau à des profondeurs plus grandes et des diamètres plus petits.
Aujourd'hui, TMS est toujours une entreprise familiale, mais ce n'est pas une entreprise familiale Bruehner. L'entreprise a changé de mains en 1964, lorsque Bruehner l'a vendue à Ken et Bill Fankauser, non pas des tôliers de longue date du vieux pays, mais un ingénieur et un comptable. Le fils de Ken, Eric Fankhauser, aujourd'hui vice-président de TMS, raconte l'histoire.
« Jeune comptable, mon père a obtenu le compte [TMS] d'un ami qui travaillait chez Ernst and Ernst. Mon père auditait des usines et des entreprises et il faisait un excellent travail. Rudy a donné… Il a envoyé un chèque de 100 $. Cela a mis mon père dans une situation délicate. S'il encaissait ce chèque, il y aurait un conflit d'intérêts. Il est donc allé voir les associés d'Ernst and Ernst pour leur demander quoi faire, et ils lui ont dit de faire endosser le chèque à un associé. Il l'a fait et, une fois le chèque encaissé, Rudy était très contrarié de le voir endossé par l'entreprise. Il a convoqué mon père à son bureau et lui a dit qu'il était contrarié de ne pas avoir gardé l'argent. Mon père lui a expliqué qu'il y avait un conflit d'intérêts. »
Rudy y a réfléchi et a finalement dit : "Tu es le genre de personne qui aimerait posséder cette entreprise. Serais-tu intéressé à l'acheter ?"
Ken Fankhauser y a réfléchi, puis a appelé son frère Bill, alors ingénieur aéronautique chez Boeing à Seattle. Comme le rappelle Eric : « Mon oncle Bill est arrivé, a visité l'entreprise et a décidé de la racheter. La suite appartient à l'histoire. »
Cette année, un configurateur de produits en ligne permettant de configurer les produits à commander pour plusieurs TMS a contribué à rationaliser les flux de travail et à améliorer l'expérience client.
Lorsque Ken et Bill ont acheté TMS dans les années 1960, ils possédaient un atelier rempli de machines à courroie vintage. Mais ils arrivent également à une époque où le filage des métaux (et les machines de fabrication en général) passent du fonctionnement manuel au contrôle programmable.
Dans les années 1960, le couple a acheté un tour rotatif à pochoir Leifeld, à peu près similaire à une vieille presse à poinçonner à pochoir. L'opérateur manipule un joystick qui entraîne le stylet sur un gabarit en forme de pièce rotative. « C'est le début de l'automatisation TMS », a déclaré le frère d'Eric, Craig, qui est maintenant vice-président des ventes de TMS.
La technologie de l'entreprise a progressé grâce à différents types de tours rotatifs à gabarit, aboutissant aux machines contrôlées par ordinateur que les usines utilisent aujourd'hui. Pourtant, plusieurs aspects du filage des métaux le distinguent des autres procédés. Tout d'abord, même les systèmes les plus modernes ne peuvent pas être exécutés avec succès par quelqu'un qui ne connaît pas les bases du filage.
« Vous ne pouvez pas simplement mettre une pièce brute et laisser la machine faire pivoter automatiquement la pièce en fonction du dessin », a déclaré Eric, ajoutant que les opérateurs doivent créer de nouveaux programmes de pièces en manipulant un joystick qui ajuste la position du rouleau pendant la fabrication. Cela se fait généralement en plusieurs passes, mais cela peut être fait une seule fois, comme dans une opération de formage par cisaillement, où le matériau peut être aminci (ou « cisaillé ») jusqu'à la moitié de son épaisseur. Le métal lui-même « grandit » ou s'allonge dans le sens de la rotation.
« Chaque type de métal est différent, et il existe des différences au sein même d'un même métal, notamment en termes de dureté et de résistance à la traction », explique Craig. « De plus, le métal chauffe en tournant, et cette chaleur est ensuite transmise à l'outil. En chauffant, l'acier se dilate. Toutes ces variables exigent des opérateurs qualifiés une surveillance constante de la tâche. »
Un employé de TMS suit le travail depuis 67 ans. « Il s'appelait Al », a déclaré Eric, « et il n'a pris sa retraite qu'à 86 ans. » Al a commencé alors que le tour d'atelier fonctionnait à l'aide d'une courroie fixée à un arbre suspendu. Il a pris sa retraite d'un atelier équipé des dernières centrifugeuses programmables.
Aujourd'hui, l'usine compte des employés qui travaillent dans l'entreprise depuis plus de 30 ans, d'autres depuis plus de 20 ans, et ceux formés au processus de filage travaillent à la fois dans des processus manuels et automatisés. Si l'atelier doit produire des pièces de filage simples et uniques, il est toujours logique qu'un filateur démarre un tour manuel.
L'entreprise adopte néanmoins activement l'automatisation, comme en témoigne son utilisation de la robotique pour le meulage et le polissage. « Nous avons trois robots en interne qui effectuent le polissage », a déclaré Eric. « Deux d'entre eux sont conçus pour le polissage sur l'axe vertical et un sur l'axe horizontal. »
L'atelier emploie un ingénieur en robotique qui enseigne à chaque robot à meuler des formes spécifiques à l'aide d'outils à bande (type Dynabrade), ainsi que de diverses autres meuleuses à bande. La programmation d'un robot est une affaire délicate, surtout compte tenu des différentes granularités impliquées, du nombre de passes et des différentes pressions appliquées par le robot.
L'entreprise emploie toujours des personnes qui font du polissage à la main, en particulier du travail sur mesure. Elle emploie également des soudeurs qui effectuent des soudures circonférentielles et des soudures par joint, ainsi que des soudeurs qui utilisent des raboteuses, un procédé qui non seulement améliore la qualité de la soudure mais complète également la rotation. Les rouleaux du passeur de peau renforcent et aplatissent le cordon de soudure, ce qui aide à maintenir la cohérence du processus lorsque des rotations ultérieures sont nécessaires.
TMS était un atelier d'usinage jusqu'en 1988, année où l'entreprise a développé une gamme standard de trémies coniques. « Nous avons réalisé que, notamment dans l'industrie du plastique, nous recevrions des demandes de prix de trémies légèrement différentes : 20 cm par-ci, 6 cm par-là », explique Eric. « Nous avons donc commencé avec une trémie conique de 60 cm avec un angle de 60 degrés, développé le procédé d'étirage-filage [emboutissage profond de la préforme, puis filage] pour celle-ci, et développé la gamme de produits à partir de là. » Nous avions plusieurs tailles de trémies Ten et en produisions environ 50 à 100 à la fois. Cela signifie que nous n'avons pas d'installations coûteuses à amortir et que les clients n'ont pas à payer d'outillage. La trémie est simplement en rayon et nous pouvons l'expédier le lendemain. Nous pouvons également effectuer des travaux supplémentaires, comme la pose d'une virole, d'un collier ou d'un hublot, qui nécessitent toutes des manipulations auxiliaires. »
Une autre gamme de produits, appelée Cleaning Line, comprend une gamme de conteneurs à déchets en acier inoxydable. Cette idée de produit vient de partout dans l'industrie du lavage de voitures.
« Nous fabriquons beaucoup de dômes d'aspiration pour lave-autos », explique Eric, « et nous voulions démonter ce dôme et en faire quelque chose de nouveau. Nous avons un brevet de conception pour CleanLine, que nous avons vendu pendant 20 ans. » Le fond de ces cuves est embouti, le corps est laminé et soudé, le dôme supérieur est embouti, puis on procède au sertissage, un procédé rotatif qui crée un bord laminé sur la pièce, similaire aux nervures renforcées.
Les produits Hoppers et Clean Line sont disponibles dans différents niveaux de « standard ». En interne, l'entreprise définit un « produit standard » comme un produit qui peut être retiré du rayon et expédié. Mais encore une fois, l'entreprise propose également des « produits personnalisés standard », qui sont partiellement fabriqués à partir du stock, puis configurés sur commande. C'est là que les configurateurs de produits basés sur des logiciels jouent un rôle clé.
« Nous souhaitons vraiment que nos clients voient le produit et la configuration, les brides de montage et les finitions qu'ils demandent », a déclaré Maggie Shaffer, responsable marketing du programme de configuration. « Nous voulons que les clients puissent comprendre le produit de manière intuitive. »
Au moment de la rédaction de cet article, le configurateur affiche la configuration du produit avec les options sélectionnées et donne un prix sur 24 heures. (Comme de nombreux fabricants, TMS pouvait maintenir ses prix plus longtemps dans le passé, mais ne le peut plus maintenant, en raison de la volatilité des prix et de la disponibilité des matériaux.) L'entreprise espère ajouter une capacité de traitement des paiements à l'avenir.
Désormais, les clients appellent le magasin pour exécuter leurs commandes. Mais au lieu de passer des jours, voire des semaines, à générer, organiser et obtenir des approbations pour les dessins (en attendant souvent trop longtemps dans une boîte de réception débordante), les ingénieurs TMS peuvent générer des dessins en quelques clics, puis envoyer des informations à l'atelier immédiatement.
Du point de vue du client, les améliorations apportées aux machines de filage des métaux ou même au meulage et au polissage robotisés peuvent être totalement invisibles. Cependant, le configurateur de produits est une amélioration que les clients peuvent voir. Il améliore leur expérience d'achat et fait gagner à TMS des jours, voire des semaines, de temps de traitement des commandes. Ce n'est pas une mauvaise combinaison.
Tim Heston, rédacteur en chef de The FABRICATOR, couvre l'industrie de la fabrication de métaux depuis 1998, en commençant sa carrière avec le magazine Welding de l'American Welding Society. Depuis lors, il a couvert tous les processus de fabrication de métaux, de l'emboutissage, du pliage et de la découpe au meulage et au polissage. Il a rejoint l'équipe de The FABRICATOR en octobre 2007.
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