Développement d’un système de chargement mobile et flexible pour machines CNC
La BFH crée un chargeur CNC mobile pour la menuiserie avec des partenaires économiques (projet Innosuisse). Tests sur le terrain et enquête de marché ont généré un prototype modulaire et fonctionnel, adapté aussi à l’automatisation des PME.
Fiche signalétique
- Départements participants Architecture, bois et génie civil
- Institut(s) Institut de l'économie numérique de la construction et du bois IDBH
- Unité(s) de recherche Unité Fabrication numérique FGDF
- Organisation d'encouragement Innosuisse
- Durée (prévue) 01.05.2023 - 28.02.2026
- Direction du projet Prof. Simon von Gunten
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Équipe du projet
Joel Lucas Burkhalter
Nikita Aigner
Prof. Eduard Bachmann
Prof. Dr. Gabriel Gruener -
Partenaire
Bachmann Engineering AG
vonrickenbach.swiss ag
Weinig HOLZ-HER Schweiz AG - Mots-clés Robotique, robotique mobile, VGA, CNC, travail du bois, intralogistique
Situation
La pénurie persistante de main-d’œuvre qualifiée dans le secteur de la menuiserie représente un défi majeur dans l’utilisation efficace des machines à commande numérique pour usiner le bois. Parallèlement, la volatilité des commandes entraine des exigences de capacité fluctuantes, ce qui accroit l’importance de la flexibilité dans les processus de production. Les solutions d’automatisation existantes sont souvent stationnaires, couteuses et par conséquent d’une rentabilité limitée pour les petites et moyennes entreprises. En coopération avec les entreprises partenaires vonrickenbach.swiss ag, Weinig Holz-Her Schweiz AG et Bachmann Engineering AG (IAR Group) et le laboratoire de robotique de l’Institute for Human Centered Engineering, l’Institut de l’économie numérique de la construction et du bois a développé un concept de solution de chargement CNC mobile. Elle entend permettre de desservir plusieurs machines à l’aide d’un seul robot, d’augmenter leur taux d’utilisation et d’atténuer les périodes d’engorgement dans la production. Elle compte sur sa flexibilité d’utilisation et sa structure modulaire pour rendre l’automatisation économiquement attractive pour les petites entreprises et renforcer ainsi leur compétitivité du secteur.
Approche
La première moitié du projet a consisté à clarifier des questions techniques telles que la programmation simple, le référencement et la commande de différentes machines. Après des essais sur le terrain réussis à l’aide d’une structure test chez vonrickenbach.swiss et à l’issue d’une enquête de marché menée au sein du secteur de la menuiserie, la solution élaborée a fait ses preuves dans l’environnement d’une entreprise usinant le bois et suscite un large intérêt. Durant la deuxième phase du projet, l’équipe a donc construit un prototype modulaire de solution d’alimentation CNC mobile, fonctionnel et adapté aux besoins du secteur
Résultat
Avec une charge utile de 20 à 30 kg et des portées de 1,7 et 1,3 m, le prototype déplace des éléments d’une taille allant jusqu’à une paroi latérale d’armoire. La génération de vide intégrée, le préhenseur à vide et un système de changement de préhenseur en option permettent une utilisation polyvalente et flexible. La mobilité du système est assurée par un transpalette (version de base) et par un chariot élévateur à timon sans conducteur (AGV) (version évoluée). La séparation de l’AGV et de l’unité de chargement facilite les processus intralogistiques des entreprises. Fonctionnant sur batterie, le système atteint une autonomie de huit heures. Sa programmation intuitive grâce à une interface graphique et un référencement automatique basé sur une caméra, qui corrige automatiquement la position du robot, facilitent son utilisation et en augmentent l’acceptation par le personnel. La sécurité est assurée par une zone de protection surveillée par des capteurs radar capables d’ignorer les objets statiques, ce qui évite de reconfigurer les capteurs en cas de modification de l’environnement. Pour éviter les collisions en manipulant des pièces de différentes dimensions, l’équipe a également créé un Proof of Concept pour un système de contrôle des collisions. Elle a aussi réalisé l’intégration du prototype dans des systèmes de commande CNC supérieurs, l’interface de programmation (Application Programming Interface, API) de la commande du robot permettant une connexion simple.
Perspectives
Le prototype a été présenté au public lors du salon Holz 2025 à Bâle et a été bien accueilli par le secteur. Enfin, un test pratique de plusieurs semaines chez le partenaire économique vonrickenbach.swiss ag a confirmé sa fonctionnalité en environnement réel. La solution sera présentée pour la première fois à un public international lors du salon Holz-Handwerk 2026 à Nuremberg.
