L'histoire de la réussite d'APS Plastics

Réduction drastique des temps de préparation et d’usinage pour un atelier de fabrication de composants composites sur mesure

APS Plastics & Manufacturing (Tomball, TX) usine des composants composites sur mesure depuis 2006. En 2016, l’entreprise a été rachetée par Framework Capital Partners, une société d’investissement qui s’est engagée à optimiser les pratiques de fabrication. Dirigée par le PDG Mushahid (Mush) Khan, APS est spécialisée dans les petits composants de haute précision en composites plastiques thermodurcis, films de verre et autres plastiques mesurant de 0,030″ à 25″ de diamètre, destinés à être inclus à l’intérieur de vannes, de connecteurs électriques haut de gamme et d’isolateurs pour les industries de l’énergie, des appareils médicaux et des appareils électroniques. Les composites non corrosifs sont adaptés aux environnements difficiles et corrosifs.

En bref

Product Used: Mill, Lathe
Industrie : Plastiques, énergie

Détails du projet

Le défi : Un client du secteur de l’énergie avait besoin d’aide pour fabriquer une pièce difficile à usiner, composée d’étain recouvert d’Inconel® et de plastique. Les longs temps de réglage, les bris d’outils et les problèmes de déflexion et de poussée de broutage devaient être traités dès le départ, car ils risquaient de compliquer le processus ou de le rendre impossible à réaliser.
La solution : Mastercam, le logiciel de commande numérique le plus utilisé pour les opérations de CAO/FAO.
Avantages :
- Facile à apprendre pour les machinistes ayant une connaissance limitée de l’informatique
- Les parcours d’outils dynamiques permettent aux machines de fonctionner à très grande vitesse sans rupture d’outil.
- La capacité de construire des modèles solides permet de réduire le temps nécessaire à la programmation de pièces similaires.
- La programmation de l’axe Z par incréments permet l’usinage de différents segments d’une même pièce.

Après l’acquisition, M. Khan (qui est ingénieur) et son équipe ont analysé les processus de fabrication et ont réalisé qu’ils pouvaient être encore plus efficaces. Il a commencé à travailler avec le consultant Rob Burton, qui a apporté des années d’expérience avec le logiciel CAO/FAO ^Mastercam® et l’usinage pour tout examiner afin de s’assurer qu’ils avaient optimisé les processus autant que possible.

Lorsque Burton a évalué l’atelier d’APS, il s’est d’abord penché sur la programmation, puis sur la fabrication, et a constaté que le logiciel de CAO/FAO n’était pas utilisé à son plein potentiel. Il a attribué à son interface conviviale le mérite d’avoir aidé l’équipe à se mettre rapidement au diapason et d’avoir apaisé les craintes suscitées par les nouvelles technologies. « Vous avez la possibilité de créer des modèles dans Mastercam. Ainsi, si vous programmez une famille de pièces, vous pouvez en programmer une, l’exporter, la sauvegarder et réimporter toutes les informations (c’est-à-dire les parcours d’outils) pour les appliquer à une pièce de style similaire, réassocier votre géométrie et votre programme est terminé », a déclaré M. Burton.

« Nous avons pris les outils plus puissants qui sont disponibles dans Mastercam et les avons directement appliqués à nos stratégies de programmation dans nos parcours d’outils afin de réduire les temps de cycle et d’augmenter la mise en œuvre », a déclaré Burton. « Nous avons récemment acheté et mis en œuvre ^SOLIDWORKS®, qui fonctionne de manière fluide avec Mastercam. Lorsque nous modifions une pièce, Mastercam, grâce à sa reconnaissance des modifications avec SOLIDWORKS, reconnaît les changements dans le modèle, les met à jour à l’intérieur de Mastercam et nous demande d’accepter ou de rejeter le nouveau parcours d’outil, ce qui nous évite de devoir revenir en arrière et de reprogrammer le modèle à partir de zéro. »

The team can take full advantage of the shop’s 7-axis Swiss and bar feed machine which, according to Burton, reduces set up time by about 70% and increases throughput by roughly 40%. They can switch from a Swiss-style chucker lathe to a fully automated bar feed lathe for short runs and high-volume runs. The machine does all milling and turning, including complex parts, in one operation, freeing up the shop’s five mills and five lathes for other work. According to Burton, all of their spindles are “maxed out” at 10,000 RPMs and are run “wide open”. Plastics are run at the maximum feed rates possible – between 400 to 1200 inches-per-minute – before the materials break down. On steel, the carbon-based material is cut around 600 inches-per-minute with high-performance end mills on the high speed machine. The software’s Dynamic Motion technology, which consists of high speed toolpaths programmed with proprietary algorithms that detect changes in the material as the tool moves through it, permits the tool to be constantly engaged with the material, significantly reducing air cuts and material damage. The tool plows through the material, making the faster speeds possible.

An example of this involves a global energy company based in nearby Houston that asked APS to machine parts they struggled to run internally. The part was molded over tin with some Iconel^® on the end with the rest being PEEK material. “We were trying to cut Iconel and plastic at the same time, which is extremely difficult to do,” recalled Burton. “We worked with the customer directly in getting our manufacturing set up. By being able to implement the proper button tooling, we could cut both materials and limit the amount of deflection on the part which was a major problem when cutting from plastic, because all of a sudden, the tool becomes buried in the Iconel. There were several inherent problems with the chatter push off and tools breaking and we were able to eliminate all of those with the Dynamic toolpaths.” Additionally, the team used a feature found in Mastercam 2018 that allows machining along the Z-axis on a lathe in specific increments. Using this strategy, they turned an Iconel section, backed out, ran the Dynamic turning on the Iconel, then went back in on the other segment to machine the plastic out. “As we developed the tool, we needed to specify different variables in our software in terms of, if a whole diameter is X then you can use tools A, B, and C. So that way, when we populate that information into the window, it knows what tool to select in the background and apply to that part when it generates a toolpath. We already know that part is already loaded in the machine, we know the tool number and it matches across the board. We can take a part that would take somebody maybe half a day to program and literally program it in five minutes. And have the machine running before they even finished the program,” said Burton.

Devis client :

« Lorsque nous avons développé l’outil, nous avons dû spécifier différentes variables dans notre logiciel en termes de, si un diamètre entier est X, alors vous pouvez utiliser les outils A, B et C. Ainsi, lorsque nous introduisons ces informations dans la fenêtre, elle sait quel outil sélectionner en arrière-plan et appliquer à cette pièce lorsqu’elle génère un parcours d’outil. Nous savons déjà que la pièce est déjà chargée sur l’outil, nous connaissons le numéro d’outil et la correspondance est parfaite. Nous pouvons prendre une pièce qui prendrait une demi-journée à programmer et la programmer littéralement en cinq minutes. Et la machine fonctionne avant même que le programme ne soit terminé ».
Rob Burton, General Manager, APS Plastics & Manufacturing