Production autonome de trains de chenilles de Bulldozers au sein de l'usine Liebherr de Telfs en Autriche

« Un chapitre dans l'histoire de l'automatisation pour la construction métallique »

Depuis des décennies, le groupe Liebherr n’a cessé de repousser les supposées limites de l'automatisation sur ses sites de production. Aujourd'hui, pour la première fois, le fabricant d'engins de chantier assemble de manière entièrement automatisée des ensembles de composants complexes dans son usine à Telfs (Tyrol), en Autriche. La cellule de fabrication autonome développée et construite par Yaskawa, équipée de trois robots industriels Motoman, prend en charge l'ensemble des processus de manipulation et d'assemblage, jusqu’à l’enlèvement de la pièce finie en sortie de chaîne de fabrication.

Client
Liebherr

Tout a commencé en 1949 avec l'invention de la grue à tour. Aujourd'hui, le groupe Liebherr, dont le siège social se trouve en Suisse, est l'un des plus grands fabricants d'engins de construction au monde. La promesse de la marque est restée inchangée : chaque machine est l’aboutissement d'un savoir-faire technique de pointe, le résultat de plusieurs décennies d'expérience.

Cette exigence se retrouve également sur les sites de production de Liebherr : des normes de qualité très strictes et un degré élevé d'intégration verticale sont évidemment respectées. Parallèlement, l'entreprise a toujours su exploiter pleinement les possibilités offertes par l'automatisation.

Une croissance grâce à l’automatisation

Pour comprendre concrètement comment la croissance se caractérise, il faut jeter un coup d’œil au sein de l’usine Autrichienne de Liebherr. C'est là, dans le « Tyrolean Oberland », que sont fabriqués des bulldozers, des chargeuses, des chariots télescopiques et des poseurs de canalisations. De plus, il est prévu d'augmenter considérablement la production, comme l'explique Jürgen Vizvary, responsable de la gestion de projets de production chez Liebherr Werk Telfs GmbH : « Nous poursuivons un objectif à long terme sur notre site basé à Telfs : produire plus de 3 000 unités par an. Pour y parvenir, nous devons nous concentrer en permanence sur l'automatisation dans le développement de l'usine. Ces dernières années, nous avons donc investi dans notre site, notamment dans un entrepôt à grande hauteur, fortement automatisé, et doté d’un très grand espace capable d’accueillir 16 200 palettes Euro et 41 180 conteneurs. Ou bien encore, dans la modernisation de nos chaînes de montage et de nos installations de construction métallique. Nous souhaitons également conserver à l’avenir notre savoir-faire interne en matière de construction métallique, malgré la pénurie de main-d’œuvre qualifiée. »

Dans le cadre d’un « projet phare pour le pôle de construction métallique du groupe Liebherr », Jürgen Vizvary et ses collègues se sont attelés à automatiser la production de trois types différents de trains de chenilles de bulldozers, qui étaient auparavant pointés et soudés à la main.

Les attentes sont grandes, comme l'explique le chef de projet : « L'approche reposait sur un concept de haute performance : un soudage entièrement automatisé permettant des procédés de soudage à forte puissance et entièrement paramétrable.

Un autre objectif était d'atteindre une qualité maximale et reproductible, tout en augmentant le potentiel d'optimisation des composants et des procédés de soudage. L'accent est mis sur la production de composants hautement intégrés de grande taille en quantités moyennes, soit environ 500 unités par an. »

Par ailleurs, une autre exigence est à prendre compte, car non seulement les processus de pointage et d'assemblage doivent être automatisés, mais également la manutention complète de tous les composants qui composent la pièce finie. Selon Jürgen Vizvary, il s'agit « d’un éventail varié de pièces métalliques, allant des pièces découpées au chalumeau ou au laser, aux pièces moulées et aux matières premières présentant différentes tolérances de fabrication, qui sont finalement assemblées pour former un élément métallique de haute précision ».

Légende photo : L'usine Liebherr à Telfs (Tyrol) souhaite porter sa production à 3 000 unités par an, notamment en modernisant ses chaînes de montage et ses installations dédiées à la construction métallique. (Source : © Liebherr)

La solution ? Une cellule de soudage robotisé entièrement automatisée

Lors de la recherche de la solution la plus adaptée à cette tâche exigeante, le choix s'est porté sur une cellule de soudage robotisé entièrement automatisée conçue par Yaskawa. Le concept de l'installation regroupe au total quatre postes de travail, deux zones de soudage et deux zones de manutention, sur une zone d'environ 22 mètres de long et 8 mètres de large.

Au niveau de la première station (zone de soudage 1), un robot pointe et soude automatiquement les composants selon la séquence de soudage demandée. Un deuxième robot prend ensuite le relais pour acheminer le composant vers la deuxième station (zone de soudage 2) en vue de la suite du traitement.

Les deux robots de soudage sont pilotés par un robot de manutention, qui occupe le troisième poste (zone de manutention). Celui-ci prélève les pièces distinctes correspondantes dans les différents emplacements de stockage situés en amont de la chaîne de fabrication, à l'avant de la cellule. Installé sur un rail au sol, le robot de manutention peut couvrir une vaste zone de travail et atteindre facilement toutes les positions requises dans la cellule. Le robot est équipé de différentes pinces, pouvant être changées automatiquement, permettant de saisir avec précision les différentes pièces.

La quatrième station de la cellule entièrement automatisée se charge enfin de l’enlèvement ou du convoyage des pièces finies grâce à son propre portique de manutention, et notamment à une pince polyvalente spécifique.

Grâce au système d’accumulation ainsi qu’à toutes les mesures de sécurité nécessaires, cette configuration de la cellule permet un fonctionnement entièrement automatisé, de sorte que le troisième poste de travail puisse fonctionner même sans aucune intervention humaine. Au total, ces mesures d'automatisation ont permis d'augmenter la production de plus de 50 %.

Légende photo : Le concept de l'installation comprend au total quatre postes de travail, deux postes de soudage (en haut sur la photo ci-dessus) et deux zones de manutention (au centre et à droite, hors champ). (Source : © Liebherr)

Un fabricant complet en robotique

La valeur ajoutée apportée par Yaskawa pour ce projet, ce n’est pas seulement la conception de la cellule. Car l'entreprise, qui dispose de ses propres sites de production en Bavière et en Slovénie, est également fabricant de ses robots de soudage et de manutention, mais aussi des positionneurs, des tables et des rails.

Les robots de soudage sont deux robots industriels Motoman AR2010 à 6 axes spécialement conçus pour répondre aux exigences du soudage à l'arc. Avec une grande zone de travail de 2 010 mm, comme leur nom l’indique, et une capacité de charge pouvant atteindre 12 kg, ils sont idéals pour le soudage de pièces volumineuses.

Chaque robot est équipé d’un chariot pour véhiculer le fût de fil, le générateur de soudure ainsi que la station de préchauffage.

Les deux bras robotisés utilisent un rail de guidage commun d’une longueur d’environ 12 m, qui est entièrement intégré au système de commande du robot en tant qu’axe robotique externe. C’est un Motoman GP600 issu de la série polyvalente GP, signifiant « General Purpose », possédant 6 axes et une charge utile de 600 kg, qui opère quant à lui dans la zone de manutention.

Légende photo : Les deux robots industriels MOTOMAN AR2010 sont utilisés pour le pointage et le soudage automatiques de composants.

Deux positionneurs W5000 jumelés et robustes sont placés dans chaque zone de soudage et les pièces y sont bridées à l'aide de dispositifs spéciaux avant assemblage. La charge maximale entre les pointes est de 10 tonnes. De plus, chacun des 4 positionneurs possède sa propre gestion d’axes, ils sont synchronisés par deux selon un principe de « vague électrique ». Le rail du portique XZ de 16 mètres de long est de fabrication Yaskawa et gérés par des variateurs également produits par Yaskawa.

Légende photo : Les robots de soudage sont pilotés par un robot de manutention MOTOMAN GP600, installé sur un rail au sol.

La gamme de systèmes déjà mis en place est complétée par un ensemble de technologies : torches de soudage, capteurs, systèmes de commande, système d'aspiration et de filtration spécialement conçu sur-mesure. Ce dernier est équipé de deux hottes d'aspiration mobiles situées au-dessus des postes de soudage. Cela permet de rabattre les hottes afin de pouvoir retirer la pièce par le portique de déchargement. Une autre particularité réside dans les deux dispositifs de levage, permettant alors de remplacer facilement et en toute sécurité les bobines de fil de soudage.

Légende photo : Le système d'aspiration et de filtration est équipé de deux hottes mobiles au-dessus des postes de soudage. Cela signifie que les hottes peuvent être rabattues vers l'arrière pour permettre le déchargement (à droite sur la photo).

Un projet mené à bien

La décision de choisir Yaskawa s'est imposée à l'issue d'un processus d'évaluation rigoureux, au cours duquel plusieurs fournisseurs se sont vu remettre le même cahier des charges technique. Le contrat a été attribué à Yaskawa en 2022. « Dès le premier jour, nous avons pu compter sur une équipe Yaskawa très professionnelle, qui nous a soutenue et accompagnée tout au long de la phase de projet », explique Jürgen Vizvary, chef de projet chez Liebherr.

Il a toutefois fallu un certain temps avant que le projet n’arrive à son terme vu l’ampleur de la tâche. C’est donc à l'automne 2025 que le système de soudage robotisé Yaskawa entièrement automatisé de l'usine Liebherr de Telfs a officiellement été mis en service.

Légende photo : Les pièces finies sont acheminées via un portique de manutention distinct, équipé d'une pince polyvalente spécifique.

Depuis lors, elle a pleinement répondu aux attentes de Jürgen Vizvary et de ses collègues : « Cette nouvelle installation permet la production d’ensembles métalliques de composants complexes en grande série, où tous les processus de manipulation et d’assemblage, jusqu’à l’enlèvement du produit fini, sont entièrement automatisés. Nous pouvons affirmer avec fierté que nous avons participé à un projet qui a réécrit une page de l’histoire de l’automatisation dans la construction métallique. »