Manufacturing
Les industries du Manufacturing interviennent pour la conception, la fabrication, le traitement de produits (pièces, composants ou équipements) au service de nombreux domaines du champ économique : de l'extraction des matières à leur distribution, de la réalisation des produits à leur commercialisation et leur utilisation. Il comporte 3 composantes :
- la transformation des métaux, dont le travail des métaux, l'outillage;
- les équipements dont les machines, systèmes de production, composants;
- la précision dont l'optique et les instruments de mesure.
Instituts Carnot fortement impliqués
Exemples de partenariat avec des entreprises du secteur
Une rondelle connectée permet un contrôle sans contact du serrage des écrous dans les moteurs aéronautiques
Partenariat Carnot Cetim - JPB SystèmeJPB Système répond avec le Cetim au besoin de l’industrie aéronautique de réduire le temps d’immobilisation des avions pour les opérations de contrôle du bon serrage des écrous.
Une rondelle connectée permet un contrôle sans contact du serrage des écrous dans les moteurs aéronautiques
L'innovation
Le contrôle sans contact du serrage des boulons dans un contexte de vibrations ou de variation thermique a déjà fait l’objet d’avancées dans le nucléaire ou le transport ferroviaire. Mais dans le secteur aéronautique, JPB Système est le premier à pouvoir proposer, pour les moteurs, une solution qui assure à la fois simplicité, rapidité et gain de précision. Déjà leader dans le domaine des écrous auto-freinés, l’entreprise a exploité sa maîtrise de l’IoT opérationnelle au sein de ses propres usines, pour élaborer une rondelle connectée. Non sensible aux perturbations électromagnétiques, elle affiche, en 1 seconde, le couple de serrage avec une précision de 6% à 10 cm de distance, là où un opérateur obtient au mieux 10% par une mesure traditionnelle. De telles performances permettent de limiter fortement le temps d’immobilisation des appareils pour le contrôle de leurs moteurs.
©Cetim
Le besoin
JPB Système est une jeune entreprise familiale créée pour répondre spécifiquement aux besoins des principaux motoristes aéronautiques, en recherche de solutions pour sécuriser le serrage des boulons. Dès 2009, la PME adopte une stratégie d’innovation et de robotisation de sa chaine de production qu’elle a rendue auto-adaptative par l’usage notamment de l’IoT (internet des objets). Sa capacité à produire rapidement un ensemble de fixation ou d’étanchéité personnalisé, à un coût abordable, a permis à l’entreprise d’enregistrer une forte croissance et de se développer à l’international. Pour relever le challenge d’un contrôle de serrage rapide et fiable sans contact, les équipes de JPB Système ont exploité leurs acquis de terrain en IoT et ont dû intégrer de nouvelles compétences. En particulier, l’insertion des jauges de contraintes dans la rondelle a été réalisée en partenariat avec le centre de ressources en mécatronique du Carnot Cetim. Grâce aux ressources tant humaines que techniques du Cetim, l’entreprise a pu prouver l’efficacité et les bonnes performances de sa rondelle connectée. Au-delà de l’aspect technologique, le Cetim a su respecter l’ADN de l’entreprise, en contribuant à maintenir le niveau de réactivité et d’adéquation au besoin du client final de JPB Système.
Le partenariat
Le Carnot Cetim accompagne les entreprises du secteur mécanique, avec particulièrement des compétences fortes en mécatronique. Cette discipline permet d’intégrer des systèmes électroniques indispensables à l’intelligence embarquée au sein même des équipements mécaniques et de leur associer ainsi une fonction de services. Cette maîtrise a permis aux équipes du Cetim d’intervenir pour la conception de la rondelle qui, mécaniquement, participe au serrage de l’écrou. Il fallait en particulier, pour mesurer le couple, réaliser un corps d’épreuve usiné pour positionner les jauges de contraintes tout en intégrant le dispositif de communication. L’application de lecture développée par les équipes de JPB Système est installée sur un portable. Placé à quelques centimètres de l’écrou, l’écran affiche en 1 seconde la tension axiale mesurée par la rondelle. Celle-ci est télé-alimentée par un système passif pour éliminer toute interférence électromagnétique. Une première rondelle au diamètre M12 a été présentée au salon du Bourget 2019. Dans les mois qui viennent, l’électronique va être optimisée et le partenariat va permettre de proposer d’autres diamètres d’écrous. JPB Système relève le défi de la mesure à tout instant du serrage souhaité par l’un de ses clients !
FIXATOR vise le marché mondial des éoliennes avec une aide à la montée autonome, fiable et confortable.
Partenariat Carnot ARTS - FIXATORTrois ans de recherche dont deux avec le Carnot ARTS ont permis la mise au point de l’Exolift, qui réduit la pénibilité au travail pour les techniciens de maintenance.
FIXATOR vise le marché mondial des éoliennes avec une aide à la montée autonome, fiable et confortable.
L'innovation
L’ascension des échelles verticales de très grandes hauteurs comme celles des pylônes ou éoliennes nécessite un effort musculaire important. L’entreprise FIXATOR, spécialisée dans la fabrication de plateformes suspendues et de treuils pour le levage de matériel et de personnes, a fait le choix de tenir compte de la morphologie de l’opérateur. Ainsi, le poids du technicien est pris en compte et permet d’ajuster en permanence l’assistance à la vélocité du technicien. Allégé de 80 % de son poids, celui-ci gère sa montée ou sa descente selon ses besoins, sans fatigue et en meilleure condition de sécurité. Le dispositif transportable adhère à une sangle fixée à demeure sur les échelles. D’une autonomie de 8 à 10 allers-retours de 80 m, l’Exolift affiche un temps de montée et descente divisé par 3 et un effort physique divisé par 5.
Le besoin
Depuis 90 ans, FIXATOR est une entreprise qui conçoit des plateformes suspendues temporaires et permanentes et des treuils au sein de son site de production basé à Angers (49 – France). Les solutions de FIXATOR sont distribuées dans le monde entier grâce à un réseau de distributeurs. Dans sa dynamique d’innovation, ses équipes R&D ont souhaité répondre à un besoin croissant lié notamment à l’installation et la maintenance des éoliennes. Il fallait mettre au point un système qui ait toutes les chances de répondre à une demande au niveau international, plus croissante que celle du marché français. Dans ce contexte, il a fallu mettre au point un système d’assistance individuel performant, et dont l’intégration sur les installations est facilitée par de nouvelles technologies. Benéfice : autonomie, réduction de la pénibilité au travail, coût, productivité améliorée.
La mise au point accompagnée durant 2 ans par AMVALOR, filiale de l’Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers et entité de l’institut Carnot ARTS a abouti à l’Exolift.
Le partenariat
L’institut Carnot ARTS adresse les problématiques de conception, d’industrialisation et de fabrication de produits manufacturés pluri-technologiques complexes et innovants. Pour répondre aux attentes de FIXATOR, les chercheurs des Arts et Métiers ont œuvré pour optimiser le triptyque poids, puissance, coût et concevoir la chaine de mesure de commande de la vitesse de déplacement grâce à un axe dynamométrique et aux paramétrages électroniques du boitier de commande mis au point avec SEIA. Le soutien de l’institut associé aux ressources internes de FIXATOR a été décisif pour la mise sur le marché. Exolift est non seulement un produit technologique mais aussi un vecteur de qualité de vie au travail.
Exolift a reçu le Trophée Territoires Innovation Régional en 2014, avant même sa commercialisation en 2015.
Avec Ingénierie@Lyon, un nouvel outillage accroît la qualité de production des freins
Partenariat Carnot Ingénierie@Lyon - Renault et SMW AutoblokUn mors de tournage totalement conçu en fabrication additive métal améliore la productivité sur une chaîne d’usinage existante.
Avec Ingénierie@Lyon, un nouvel outillage accroît la qualité de production des freins
L'innovation
Placé sur le mandrin et permettant de tenir la pièce à tourner, un mors de serrage trop lourd subit une force centrifuge élevée lors de l’usinage qui doit être compensé par un serrage excessif de la pièce provoquant des déformations de matière. IPC (Innovation Plasturgie Composites) de l’institut Carnot Ingénierie@Lyon a travaillé à l’allégement de ce mors de serrage, étudié et réalisé par le fabricant de mandrins SMW AUTOBLOK. L’optimisation topologique, conjuguée à la fabrication additive métal, a permis un allègement du mors de serrage de l’ordre de 50% permettant un serrage moindre et donc une déformation de la pièce à l’usinage moins importante. Renault a pu donc améliorer la robustesse de son process tout en garantissant la qualité des pièces produites.
Image 3D du mors optimisé (les zones grisées représentent les évidements uniquement réalisables grâce à la fabrication additive métal)
Le besoin
Renault et SMW Autoblok se sont heurtés à l’impossibilité d’alléger le mors en usinage classique en maintenant ses qualités mécaniques pour un bon maintien des pièces aux forces de serrage préconisées. Ils se sont adressés au Centre Technique Industriel des Plastiques et Composites de l’institut Carnot Ingénierie @ Lyon. Les équipes ont tout d’abord réétudié avec Optistruct (Altair Hyperworks) une forme topologique optimisée répondant aux contraintes de masse et de résistance. Puis cette pièce de géométrie complexe a été réalisée en fabrication additive métal. Le poids réduit obtenu pour le mors a permis de maintenir la pièce tournée avec une force de serrage plus faible à qualité égale, Renault a pu ainsi augmenter la productivité et réduire le taux de rebut des pièces permettant d’obtenir un meilleur bilan écologique et économique.
Le partenariat
L’institut Carnot Ingénierie@Lyon associe 13 laboratoires de recherche et le Centre Technique Industriel Innovation Plasturgie Composites (IPC). Son offre R&D concerne les matériaux et les technologies pour les transports, l’énergie et les dispositifs pour la santé. Favorisant la pluridisciplinarité, les partenariats recherche de l’institut soutiennent l’innovation des TPE comme des grands groupes. Pour accompagner Renault et le fabricant de mandrins SMW Autoblok, IPC a pu apporter une solution en associant deux de ses compétences : optimisation topologique et fusion laser métal. Cette collaboration a été reconnue et saluée par la profession en obtenant le trophée 3D Print pour la meilleure application industrielle de la fabrication additive en juin 2017.
Le spectromètre X de MultiX distingue l'eau du nitrométhane
Partenariat institut Carnot Leti - MultiXGrâce aux compétences du Leti, allier sécurité des voyageurs et étapes de contrôle réduites devient possible pour les autorités aéroportuaires.
Le spectromètre X de MultiX distingue l'eau du nitrométhane
L'innovation
Comment différencier l'eau du nitrométhane ? C'est en apportant une réponse à cette question qu'une entreprise iséroise répond au durcissement des contrôles de sûreté dans les aéroports. Avec le scanner de MultiX, la détection par rayons-X est désormais capable de discriminer les substances liquides dans les bagages. L'innovation réside dans le fait que la technologie permet de scruter non pas une partie des photons de l'objet analysé mais tous les photons et très rapidement. L’œil du détecteur fournit une richesse d'information inégalée qui a conduit les aéroports américains à retenir cette technologie pour améliorer la détection des explosifs dans les bagages de cabine.
Le besoin
MultiX exploite depuis 2010 la technologie de détection spectrométrique de rayons-X pour l'identification des substances dans le cadre du contrôle non destructif et de la sécurité. Ses équipes, très largement dédiées à la R&D, se sont donné comme objectif d'apporter une réponse fiable et industrialisable à l'analyse des bagages. Pour réussir sur ce marché difficile, il lui fallait un partenaire capable d'apporter une réelle avancée technologique, en mesure de devancer les autres opérateurs. La PME de 18 salariés a pu mettre au point avec l’institut Carnot Leti (Cea Tech), une chaîne complète de traitement de l'analyse par spectrométrie des rayons-X. Celle-ci apporte toute garantie de détection des composés explosifs tout en simplifiant la vie du voyageur.
Le partenariat
L’institut Carnot CEA LETI s'attache à maintenir une expertise de niveau mondial en imagerie et notamment en radiographie médicale. Son expertise en mesure spectrométrique en rayons-X et gamma et la qualité de la technologie de ses capteurs couplée à des algorithmes de traitement de l'information ont été partagés avec les équipes de MultiX. Epaulée par le Leti pour la gestion de ses brevets, la PME dispose d'un avantage concurrentiel indéniable qui lui permet un développement rapide et la création d'emplois pour la commercialisation à l'international. Le système ME100 s'intègre dans les scanners développés par ses clients, et intéresse les acteurs de la sûreté en lieux sensibles ou en production industrielle.
La robotique collaborative au cœur d'une stratégie gagnante
Partenariat institut Carnot ARTS - KukaCarnot ARTS accompagne Thyssenkrupp Presta France dans une évolution majeure de son outil de production garant de sa pérennité.
La robotique collaborative au cœur d'une stratégie gagnante
L'innovation
L'homme et le robot peuvent exécuter des tâches ultrasensibles en étroite collaboration et ainsi apporter à la fois productivité et agilité aux équipes de production. L'intégration du robot collaboratif de Kuka, LBR iiwa au sein d'unités déjà très automatisées chez cet équipementier innove à la fois par le haut niveau de technologies mises en œuvre mais aussi par son apport en terme de confort sur le poste de travail, création de nouvelles architectures matérielles, simplification des processus. Au delà du choix d'une machine, l'innovation réside dans la démarche de définition d'une stratégie industrielle 4.0 élaborée et validée sur la base de multiples scénarios et en s'assurant de l'adhésion des opérateurs.
Le besoin
Thyssenkrupp Presta France, emploie environ 1200 personnes sur un site fortement automatisé (à Florange et Fameck) et assure le montage de colonnes de direction depuis 2001, et d'EPS (Electric Power Steering) depuis 2011. Plébiscitée par les principales marques automobiles, elle livre en flux tendu des éléments de sécurité qui équipent 1 voiture sur 7 dans le monde. Afin d'assurer et renforcer sa position sur le marché mondial, faire évoluer l'outil de production ne suffit pas. Il faut sélectionner, éprouver les solutions et s'assurer que les équipes en auront une maîtrise parfaite. Cette démarche ambitieuse n'a pu se réaliser qu'avec l'apport de ressources externes respectueuses des valeurs de l'entreprise et porteuses d'une vision à long terme.
Le partenariat
L'institut Carnot ARTS fort de ses 20 laboratoires de recherche répartis sur 15 sites dans 9 régions, est en capacité d'assurer une forte réactivité aux demandes industrielles et d'apporter une expertise scientifique à même de lever les verrous technologiques. Pour Thyssenkrupp, l'institut a développé une cellule robotisée collaborative robuste pour évaluer la capacité du robot à réaliser des opérations spécifiques d'assemblage de crémaillères dans différentes configurations et pour différents types de corps. Grâce à une vision globale, l'institut Carnot ARTS a donné l'impulsion et soutenu Thyssenkrupp Presta France dans sa démarche Industrie 4.0 exemplaire dans la région, avec un fort impact métier notamment en favorisant la création de mastère spécialisé en robotique collaborative (Colrobot) à Lille.
Diota devient le premier éditeur français de solutions logicielles de réalité augmentée pour l’industrie
Partenariat institut Carnot CEA LIST - DiotaLa réussite d’une start-up accompagnée par le Carnot CEA LIST.
Diota devient le premier éditeur français de solutions logicielles de réalité augmentée pour l’industrie
L'innovation
Logiciels de réalité augmentée dédiés à l’industrie : la solution proposée par Diota est déjà un succès commercial. C'est surtout un accès à de nouvelles modalités pour le manufacturing, le contrôle et la maintenance. Premier atout de la technologie issue de l'institut Carnot CEA LIST : sans marqueurs visuels, il suffit de disposer de son modèle 3D pour identifier un objet et lui superposer des informations variées. Deuxième atout : la création d’une « passerelle » connectant directement le progiciel aux systèmes d’information industriels.
Le besoin
La solution DiotaPlayer, permet d’accroître la performance industrielle grâce à l’interaction entre données numériques et espaces de travail. Au travers de ses solutions de réalité augmentée, Diota rend son usage accessible à tous les opérateurs humains en situation opérationnelle, en simplifiant la phase d'acquisition - sans marqueurs - et en adoptant une ergonomie performante. Grâce à sa connexion avec le système d’information de l’entreprise, DiotaPlayer met à disposition des opérateurs les données des maquettes 3D dans les usines et sur les chaînes d’assemblage. A la clé, des gains de qualité et de productivité tout en réduisant les contrôles manuels.
Le partenariat
L'institut Carnot CEA LIST dédie ses recherches aux systèmes numériques intelligents, répondant notamment aux enjeux de l’usine du futur. Ses équipes se sont impliquées dès 2009 en soutenant la création de l'entreprise Diota et en lui apportant son expertise en réalité augmentée. Ce partenariat fructueux a permis à la start-up de séduire de nombreux grands groupes, mais aussi des PME exploitant la réalité augmentée à des fins de communication ou de valorisation de produits. L'institut Carnot CEA LIST, qui collabore étroitement avec Diota, l’accompagne dans sa success-story, désormais mondiale. Avec l’entrée au capital de Safran et de CEA Investissement notamment, et le doublement de ses effectifs, la start-up accélère son déploiement industriel.
