Système de nettoyage intermédiaire pour culasses automobiles

Le système industriel de nettoyage intermédiaire de culasse « The Big Bird » est conçu pour le nettoyage post-usinage des culasses utilisées dans la fabrication de moteurs diesel lourds. Ce système élimine les résidus d’usinage avant les opérations suivantes et permet une production mixte entièrement automatisée sans changement manuel.

L’équipement est fourni sous forme de solution clé en main, incluant conception, fabrication, installation et mise en service.

Applications sur pièces

Le système accepte plusieurs variantes de culasses destinées à la fabrication de moteurs diesel lourds :

Toutes les pièces sont des sous-ensembles de culasse destinés aux applications moteur diesel lourd. Le système permet une production mixte entièrement automatisée sans changement manuel.

Production automatique mixte

Le système prend en charge une production automatique mixte complète avec les fonctionnalités suivantes :

Reconnaissance du code QR

Les dispositifs de lecture de codes QR lisent automatiquement l’identification des pièces dès leur chargement. Le système sélectionne le programme de nettoyage approprié en fonction des informations contenues dans le code QR. La capacité de stockage permet de gérer jusqu’à 256 variantes de références de pièces. Une imprimante à codes-barres automatique supplémentaire (2 unités) est configurée afin d’assurer la traçabilité de la production.

Manipulation simultanée de deux pièces

Le système intègre deux robots à 6 axes capables de manipuler simultanément deux culasses, doublant ainsi l’efficacité de production avec un temps de cycle de 76 secondes pour deux pièces (38 secondes par pièce).

Changement automatique de modèle

Les supports, les buses et les composants de positionnement sont conçus pour accueillir toutes les variantes de culasses sans intervention manuelle. Les surfaces de localisation des supports sont dotées d’un nettoyage automatique afin d’éviter tout dommage aux pièces causé par les copeaux.

Communication avec le système MES

Le système s’interconnecte avec le système MES pour le suivi de la production, l’acquisition de données et les mises à jour d’état, conformément aux exigences techniques générales des équipementiers automobiles.

Processus de nettoyage en plusieurs étapes

Le système associe plusieurs technologies de nettoyage au sein d’une séquence automatisée en 9 étapes, combinée à la manipulation simultanée de deux pièces :

Étape 1 : Chargement (1RE)

Le convoyeur amont transfère la pièce à usiner vers le convoyeur à rouleaux d’alimentation du système de nettoyage. Ce convoyeur transporte la pièce à usiner jusqu’à l’entrée de la machine. Un scanner de codes QR (COGNEX) identifie le modèle de la pièce à usiner.

L’entrée comporte deux points de positionnement pour les pièces à usiner. Un mécanisme de levage et de rotation soulève et fait pivoter de 180° deux pièces à usiner, permettant au robot de saisir simultanément les deux culasses et de les introduire dans la chambre de nettoyage. Le convoyeur d’alimentation intègre une conception de rouleaux PZR.

Un poste d’inspection par un opérateur est prévu à la position d’alimentation.

Étape 2 : Nettoyage turbulent (2ST) — 1,5 MPa

Le robot n°1 saisit deux pièces à usiner et les transfère dans le bac de nettoyage turbulent, préalablement rempli de liquide de nettoyage. Le robot modifie souplement l’orientation des pièces à usiner tandis que des buses disposées tout autour dirigent un flux turbulent afin de nettoyer toutes les surfaces.

Étape 3 : Nettoyage des bouchons de chemise d’eau (3ST) — 1,5 MPa

Après un nettoyage turbulent, la vanne de vidange du réservoir s’ouvre pour un évacuation rapide. Le robot positionne les pièces à usiner devant des buses à grand diamètre afin de nettoyer les bouchons des chemises d’eau, garantissant ainsi un nettoyage approfondi des passages de refroidissement.

Étape 4 : Nettoyage ponctuel (4ST) — 1,5 MPa

Après le nettoyage des bouchons des chemises d’eau, les pièces à usiner sont positionnées devant des panneaux de buses fixes. Chaque buse est alignée avec précision sur les orifices correspondants de la culasse, assurant un nettoyage ciblé de tous les passages. Le robot modifie l’orientation des pièces afin d’aligner chaque surface avec les panneaux de buses correspondants, tandis que la pompe de nettoyage continue de remplir le réservoir turbulent en prévision du cycle suivant.

Étape 5 : Nettoyage précis des chemises d’eau (5ST) — 0,6 MPa

Le robot n° 1 place simultanément deux pièces sur les palettes de positionnement à cette station. Des vérins actionnent des buses pour nettoyer les bouchons des chemises d’eau, tout en effectuant simultanément un nettoyage de précision de l’ensemble de la pièce. Cette station comporte deux postes afin d’allonger le temps de nettoyage de précision. Le robot n° 1 place les pièces sur l’un des postes tandis que le robot n° 2 récupère les pièces déjà nettoyées à l’autre poste. Cette station est équipée d’un réservoir d’eau, d’une pompe et d’un système de filtration indépendants.

Étape 6 : Séchage par soufflage ponctuel (6ST) — 0,2–0,4 MPa

Le robot n°2 saisit les pièces et les déplace vers la station de séchage par soufflage. Pendant le transfert, le robot modifie l’orientation des pièces afin d’assurer un écoulement par inclinaison. Ensuite, il positionne les pièces devant des boîtiers de buses fixes pour un séchage ciblé de tous les orifices et passages. Chaque surface dispose de panneaux de buses correspondants. Après le séchage ponctuel, le robot effectue un séchage par balayage sur les surfaces des pièces. Une fois le séchage terminé, le robot n°2 dépose les pièces sur le convoyeur à rouleaux gravitaire à la sortie de la machine, tandis que les barres de transfert avancent simultanément les deux pièces vers la station suivante.

Étape 7 : Séchage secondaire par soufflage (7ST)

Les barres de transfert acheminent deux pièces dans la chambre de séchage secondaire par soufflage à l’aide du convoyeur à rouleaux gravitaire. Des vérins supérieurs déplacent les boîtiers de buses afin d’effectuer un séchage par balayage ponctuel de l’ensemble de chaque pièce. Une fois le séchage secondaire terminé, les barres de transfert avancent simultanément les deux pièces vers la station suivante.

Étape 8 : Séchage sous vide (8ST)

Les barres de transfert acheminent deux pièces dans la chambre à vide à l’aide d’un convoyeur à rouleaux gravitaire. Le capot supérieur mobile se referme sur le capot inférieur fixe pour former une chambre étanche. La pompe à vide évacue la chambre, abaissant ainsi la température de la vapeur saturée afin d’évaporer l’humidité résiduelle présente à la surface des composants. Une fois le séchage sous vide terminé, la chambre à vide est dépressurisée, le capot revient en position initiale et les barres de transfert avancent les deux pièces vers la station suivante.

Étape 9 : Déchargement (9ST)

Les barres de transfert acheminent deux pièces vers la station de déchargement à l’aide d’un convoyeur à rouleaux gravitaire. À l’arrivée, le convoyeur gravitaire s’abaisse, transférant les pièces vers un convoyeur entraîné par moteur afin de les acheminer individuellement vers les équipements en aval. Une station d’inspection par opérateur est prévue. Le convoyeur de déchargement intègre une conception de rouleaux PZR avec détection de présence des pièces.

Contrôle de propreté technique

Dans la fabrication de moteurs diesel lourds, la propreté des passages internes influence directement la fiabilité et les performances du moteur.

Le système est conçu pour répondre aux exigences strictes de propreté applicables à chaque canal de culasse :

Gestion avancée de la filtration

Le système utilise un système de filtration à trois étapes pour le circuit de nettoyage et un système de filtration à deux étapes pour le circuit de nettoyage de précision :

Filtration du circuit de nettoyage (à trois étapes) :

• Étape 1 : Filtre à tambour — 1 500 L/min, 50 μm, treillis en acier inoxydable, avec nettoyage inversé automatique et chariot à copeaux

• Étape 2 : Filtre à nettoyage inversé automatique — 30 μm, avec séparateur magnétique à nettoyage inversé

• Étape 3 : Filtre à sac — 900 L/min, 10 μm, tissu non tissé (1 de secours + 1 en service), avec alarme de colmatage

Filtration du circuit de nettoyage de précision (à deux étapes) :

• Étape 1 : Filtre à panier — 300 L/min, 40 mailles, treillis en nylon, avec alarme de colmatage

• Étape 2 : Filtre à sac — 300 L/min, 10 μm, tissu non tissé (1 de secours + 2 en service), avec alarme de colmatage

Caractéristiques de la filtration :

• Tous les filtres sont équipés d’alarmes de colmatage affichées sur l’interface homme-machine (HMI)

• Le remplacement du filtre n’affecte pas le fonctionnement normal de l’équipement

• Séparation automatique du fluide de nettoyage des copeaux et des résidus

• Chariot mobile à copeaux pour une évacuation facile

Système robotique

Le système utilise deux robots FANUC pour une manipulation efficace de deux pièces simultanément :

Intégration de la Fabrication Intelligente

Le système répond aux exigences de l’industrie 4.0 grâce à une connectivité de données complète :

Communication avec le système MES

• Prise en charge du protocole OPC UA

• Suivi des pièces par code QR

• Mises à jour de l’état de production

Acquisition de données

• Surveillance des pannes des équipements (heure, fréquence)

• Enregistrement du nombre de pièces produites et du temps de cycle

• Suivi du temps de fonctionnement des équipements

• Surveillance de la consommation d’énergie (compteur intelligent SIEMENS)

Interface Opérateur

• écran tactile couleur TFT de 15 pouces (minimum)

• Interface en langue chinoise

• Affichage des informations relatives à la pièce à travailler

• Sélection du programme de nettoyage

• Surveillance de l’avancement du nettoyage

• Affichage de la température et de la pression

• Diagnostic des pannes et affichage des alarmes avec instructions de dépannage

• Surveillance du niveau de liquide dans le réservoir et alarme

Fonctions intelligentes

• Lubrification automatique à intervalles programmés

• Rappels automatiques d’entretien sur l’interface homme-machine (HMI)

• Capacité de diagnostic à distance

CAS D'APPLICATION

Solution complète de nettoyage

Big Bird Industrial fournit des solutions d’ingénierie complètes, notamment :

Développement du processus

• Analyse des composants pour culasses

• Conception du procédé de nettoyage

• Évaluation des exigences de propreté

Intégration des équipements

• Systèmes de nettoyage robotisés avec manipulation simultanée de deux pièces

• Technologie de nettoyage turbulent

• Systèmes de nettoyage des bouchons de chemise d’eau

• Nettoyage à point fixe haute pression

• Technologie de séchage sous vide

• Gestion de la filtration en plusieurs étapes

• Manutention Automatisée des Matériaux

Connexion à la fabrication intelligente

• Interface MES (OPC UA)

• Traçabilité par code QR

• Acquisition de données de production

Pourquoi choisir Big Bird Industrial

Expérience dans les composants moteurs lourds

Big Bird Industrial se spécialise dans les solutions de nettoyage de précision pour les composants de groupe motopropulseur automobile, avec une expérience éprouvée dans le nettoyage des culasses pour applications de moteurs diesel lourds.

Manipulation robotisée de deux pièces

Le système intègre deux robots FANUC capables de manipuler simultanément deux culasses, assurant des temps de cycle rapides de 38 secondes par pièce avec un OEE ≥95 % pour une production à haut volume.

Technologie de nettoyage multicouche

Le système associe le nettoyage turbulent, le nettoyage des bouchons de chemise d’eau, le nettoyage ponctuel, le nettoyage précis des chemises d’eau, le séchage par soufflage et le séchage sous vide afin d’éliminer de façon complète les contaminants présents sur les géométries complexes des culasses.

Capacité d’ingénierie au niveau système

L’entreprise fournit des solutions complètes, de la conception du procédé de nettoyage jusqu’à son intégration en production, y compris la manipulation robotisée, le nettoyage haute pression, le séchage sous vide et la connectivité au système MES.

Ingénierie sur mesure non standard

Chaque composant et chaque ligne de production présente des exigences spécifiques. Big Bird Industrial propose des solutions d’ingénierie sur mesure fondées sur :

• L’analyse de la structure et du matériau du composant

• Développement du procédé de nettoyage

• La conception sur mesure de dispositifs de fixation et d’automatisation

• L’intégration dans l’aménagement de l’usine et le flux de production

La capacité non standard de l’entreprise en ingénierie permet d’adapter chaque système de nettoyage à la géométrie spécifique des composants, aux exigences de temps de cycle, aux normes de propreté et au niveau d’automatisation.

Conformité aux normes

Tous les équipements sont conformes aux normes ISO 13849, IEC 62061 (SIL3), GB 5226.1, ainsi qu’aux normes de sécurité chinoises et internationales applicables. Les récipients sous pression sont certifiés par des organismes d’inspection tiers.

FAQ

Quels composants ce système de nettoyage traite-t-il ?

Ce système est conçu pour les sous-ensembles de culasses destinés aux modèles de moteurs diesel lourds.

Quels contaminants peuvent être éliminés ?

Il élimine les copeaux métalliques, les particules issues de l’usinage, les résidus de fluide de coupe ainsi que les contaminations internes provenant des galeries d’huile, des conduits de carburant, des orifices d’admission/échappement et des chemises de refroidissement.

Peut-il nettoyer les chemises d’eau et les galeries d’huile ?

Oui. Le système associe le nettoyage turbulent, le nettoyage des bouchons de chemise d’eau et le nettoyage ponctuel afin d’atteindre l’ensemble des passages internes, notamment les galeries d’huile des basculeurs, les galeries de retour de carburant, les galeries de retour d’huile, les orifices d’admission/échappement et les chemises d’eau de refroidissement.

Quels niveaux de propreté peuvent être atteints ?

Galerie d’huile pour la bascule ≤ 0,4 mg ; galerie de retour de carburant ≤ 1,5 mg ; galerie de retour d’huile ≤ 7,3 mg ; orifices d’admission/d’échappement ≤ 14,5 mg ; chemise de refroidissement ≤ 56 mg.

Prend-il en charge la production automatisée multi-modèles ?

Oui. La reconnaissance du code QR sélectionne le programme de nettoyage approprié. Les supports et les buses sont conçus pour toutes les variantes. Aucun changement manuel n’est requis.

Quel est le temps de cycle ?

Le système assure un temps ≤ 38 secondes par pièce (76 s/2 pièces), permettant une production d’au moins 719 pièces qualifiées par poste de travail de 8 heures.

Prend-il en charge l’intégration au système MES ?

Oui. La communication OPC UA, la traçabilité par code QR, l’acquisition des données de production et l’interface avec le système MES sont entièrement prises en charge.

Nettoyage intermédiaire de culasse dans la fabrication de moteurs diesel lourds

Le nettoyage intermédiaire de la culasse est un processus critique entre l’usinage et les opérations suivantes dans la fabrication de moteurs diesel lourds. La géométrie complexe des culasses—y compris de multiples galeries d’huile, canaux de carburant, orifices d’admission/échappement et chemises d’eau de refroidissement—exige des technologies de nettoyage avancées afin d’éliminer les résidus d’usinage, les copeaux métalliques et les contaminants provenant des fluides de coupe. Les fabricants modernes de moteurs exigent des niveaux de propreté stricts dans les passages internes pour garantir des performances fiables du moteur, une efficacité énergétique optimale et le respect des normes d’émissions.

Nettoyage turbulent pour des géométries complexes de culasse

Le nettoyage turbulent assure une élimination supérieure des contaminants sur les géométries complexes des culasses. En immergeant la pièce dans un fluide de nettoyage chauffé et en générant un écoulement turbulent, cette technologie atteint les passages internes et les trous borgnes auxquels un nettoyage par pulvérisation conventionnel ne peut pas accéder. Couplé au nettoyage des bouchons de chemise d’eau et au nettoyage à point fixe, le nettoyage turbulent garantit l’élimination complète des résidus d’usinage sur toutes les surfaces ainsi que dans tous les passages internes.

Manipulation robotisée de deux pièces simultanément pour une production à haut volume

Les systèmes robotisés de manipulation simultanée de deux pièces permettent une production à haut volume avec des temps de cycle réduits. Deux robots traitant deux pièces en parallèle atteignent des temps de cycle de 38 secondes par pièce, tout en préservant une qualité de nettoyage constante. Associés à la reconnaissance de codes QR et à la commutation automatique de modèle, ces systèmes prennent en charge une production entièrement automatisée de modèles mixtes, sans intervention manuelle.

Technologie de filtration pour le nettoyage des culasses

Des systèmes de filtration efficaces sont fondamentaux pour maintenir une qualité de nettoyage constante lors du nettoyage des culasses. Des configurations de filtration à trois étages — combinant des filtres à tambour, des filtres à contre-lavage automatique et des filtres à sac — permettent un fonctionnement continu avec remplacement sans arrêt des filtres. Une précision de filtration allant jusqu’à 10 μm garantit la qualité du fluide de nettoyage, réduit les risques de recontamination et prolonge la durée de vie du fluide.

Spécifications techniques