par Dominique Dubois : dubois.dominique@gmail.com

Pour le leader mondial des réducteurs industriels, l’année 2007 est importante car il lance au second semestre une gamme entièrement nouvelle, la série “X”. Il s’agit de réducteurs de forte puissance, compacts et techniquement très aboutis, qui demandent une qualité de fabrication de très haut niveau au vu des performances offertes. De ce fait, une visite des ateliers de ce constructeur de référence ne pouvait qu’être passionnante.

Quelles applications pour des réducteurs mécaniques ?
On trouve des chaînes cinématiques utilisant des moto-réducteurs dans pratiquement tous les secteurs industriels et dans une infinité d’équipements de la vie courante, de la cimenterie à la porte de parking en passant par les raffineries, les télescopes, les chaînes de montage ou d’impression, les stations d’épuration, les passerelles d’aéroport, les grues, les monte-charges, etc.

Souvent pilotés par des variateurs électroniques qui étendent leur champ d'application, ils ont investi le monde des automatismes. Aujourd’hui les variateurs SEW dialoguent entre eux et avec leur environnement, voire s’intègrent aux moto-réducteurs pour donner naissance à des unités d'entraînement mécatroniques.

Les univers technologiques de SEW, la Mécatronique
L’entreprise gère quatre univers technologiques - pour l’instant - à savoir, les moto-réducteurs et les convertisseurs de fréquence, les systèmes d’entraînement à servo, les systèmes d’entraînement décentrali- sés et, enfin, les réducteurs industriels. Depuis sa fondation en 1931, les produits et les métiers ont sensiblement évolué tout comme le nom du groupe car, initialement, SEW produisait des machines à coudre, comme son nom semble l’indiquer.

Pourquoi une nouvelle gamme
Devant une forte demande mondiale tirant le marché vers le haut en termes de puissance et de fonctionnalités ajoutées, SEW a réfléchi à une gamme de réducteurs multi-métiers de forte puissance en mettant l’accent sur la fiabilité et la disponibilité. La nouvelle série X couvre une plage de 58 à 175 kNM, pour l’instant. Il s’agit de matériels à engrenages cylindriques et cylindro-coniques. Les cibles visées sont les gros chantiers de travaux publics, la manutention lourde, les process lourds, les aciéries, sucreries, industrie du bois, broyeurs, etc. Les réducteurs sont disponibles avec deux, trois ou quatre trains d’engrenages couvrant une plage de réduction très étendue de i = 6,3 à i = 400, voire 1 000, avec un moto-réducteur en amont. Les réducteurs peuvent être installés à l'horizontale, mais aussi à la verticale (par exemple sur des mélangeurs), voire "debout" (par exemple sur un chariot de translation). Quelle que soit la position de montage retenue, les réducteurs sont disponibles en éxécution à pattes, à bride ou pour montage pendulaire, avec les options classiques de chauffage, de refroidissement ou de protections d’étanchéité ou d’anti-poussières. Les carters en fonte grise sont d’origine prévus pour intégrer ces options. Tout est monobloc et l’électrotechnique embarquée comme la commande sont dans le carter, accrochés au couvercle. D’ici à 2009 le couple de 500 kN sera proposé tandis que la gamme moyenne actuelle MC sera mise au standard “X”. Les grues, ponts roulants et tunneliers pourront donc être équipés. Notons que les couvercles sont conçus pour faciliter le refroidissement et qu’un contrôle de température est intégré.

Le groupe et sa filiale française
Le groupe attache une importance particulière à la gestion des ressources humaines, conscient que des collaborateurs fidèles, expérimentés et continuellement formés sont sa vraie richesse. “Perfambiance” est le nom du projet d’entreprise mis en place dès 1989 en France. L'usine de Haguenau ayant été primée en 1997. Peu de niveaux hiérarchiques et des possibilités d’intéraction directe entre les fonctions, articulent cette organisation. Le contrôle qualité intégré à la production. Le contrôle qualité est intégré à la production et revêt une importance cruciale. Situés au carrefour de trois métiers, la Mécanique, l’Electronique et l’Electrotechnique, les collaborateurs de SEW USOCOME sont en mouvement perpétuel.

Le groupe prévoit un chiffre d’affaires de 1,8 milliard d’euros en 2007, en progression de 25 pour cent avec, sans doute, le cap des 12000 collaborateurs franchi. Ce sont les deux fils du fondateur qui sont aux commandes et l’entreprise est autofinancée à 100% avec près de 10% du CA consacré aux investissements, SEW EURODRIVE couvre prés de 20 pour cent du marché mondial.

SEW USOCOME est donc la filiale française du groupe et compte 1 500 collaborateurs sur deux sites de fabrication, à Haguenau et Forbach et quatre usines de montage, sans compter une trentaine de bureaux techniques régionaux et des partenaires de maintenance. Ces usines servent le marché français mais fabriquent des éléments modulaires pour l’ensemble des usines de montage du groupe. Comme nous l’avons vu plus haut, les systèmes SEW sont présents aussi bien dans les escalators, les stations de lavage automobile que les lignes de production pharmaceutiques ou les centrales nucléaires. La dynamique insufflée par ce projet a permis à l’entreprise de progresser et de créer de la valeur et des emplois depuis près de vingt ans.

Fig. 1 - Ces réducteurs de la série "X" présentent des carters intégrant de nombreuses fonctions et sont prévus pour être adaptés sur de multiples supports et dans toutes les positions.

Comment concilier un service personnalisé et une production industrielle
Le tour de force de l’organisation de ce fabricant réside bien là: “C’est l’application qui définit le produit et non l’inverse” déclare M. Philippe Dulaey, directeur général de SEW USOCOME. L’extrême modularité de la gamme de moto réducteurs et de variateurs électroniques permet à SEW USOCOME de proposer des solutions répondant à la diversité des demandes. Ce même concept modulaire est ce qui met l’efficacité industrielle et la rentabilité d’une fabrication en grande série au service de la compétitivité de chaque client. Des millions de combinaisons permettent de trouver la juste solution répondant au cahier des charges, défini lors d’un dialogue avec le client et après une phase d’écoute attentive.

Fig. 2 - Un exemple de systèmes décentralisés avec les commandes de puissance et les variateurs séparés des réducteurs.

Le site de Graben
D’une manière générale toute la conception et la fabrication des éléments modulaires qui permettent de proposer 300 millions de combinaisons en réducteurs, est très intégrée, au point que l’usine recuit elle-même les tôles de ses moteurs électriques, après découpe.

La nouvelle gamme “X” est conçue pour pouvoir être assemblée rapidement avec des délais nettement plus courts y compris dans les fortes puissances. Une rectifieuse d’engrenages de haute précision leur est dédiée afin d’éviter tout appariement d’engrenages et d’avoir un standard mondial indispensable. Un contrôle des dentures en bout de ligne fournit une traçabilité parfaite en enregistrant les profils et leur dérive ce qui permet une maintenance préventive des centres d’usinage concernés. Le contrôle des barres de métal brut se fait avec un spectromètre de masse afin de pouvoir finement régler les fours de traitement afin d’avoir des dentures aux surfaces dures sur un pied de dent “souple”.

Le traitement thermique est donc une carbo-nitruration et les fours utilisés sont de plus en plus polyvalents afin de faire sauter ce goulot d’étranglement traditionnel dans ce genre de production.

Pour les arbres/pignons, l’installation de soudage autogène après frettage, par bombardement d’électrons sur les assemblages bronze/acier est du dernier cri afin d’assurer une diffusion complète entre les deux métaux. Le hall de fabrication des arbres est, d’ailleurs, un immense atelier flexible qui fournit les usines de montage de plusieurs pays. En revanche, celui des fontes travaille pour les vingt-cinq usines du groupe et certains modèles de réducteurs possèdent des carters communs. Le groupe exploite sa propre fonderie d’aluminium mais sous-traite la fonte. Si 80 pour cent des machines de ce hall travaillent en lignes flexibles mono produits, il reste tout de même en réserve des îlots plus adaptés aux produits spéciaux et aux dépannages d’importance.

Une école interne forme deux cents étudiants à l’année dont une bonne part poursuit sa carrière dans le groupe.

Comme dans une usine automobile, d’énormes transtockeurs sont omniprésents avec des systèmes de convoyage filoguidés ou aériens automatiques qui s’entrecroisent et alimentent les lignes de production ou les îlots de fabrication. Les transferts rotatifs, les lignes d’usinage flexibles, et un haut niveau d'automatisation du chargement/déchargement des machines par des robots sont remarquables, tout comme le fait qu’aucune machine ne semble avoir plus de dix ans. Le travail se fait sur quatre équipes tournantes 7jours/7 à cause de la grosse charge de travail actuelle. L’organisation des halls fait appel à des solutions de type KANBAN mais, aussi, au pragmatisme instruit par l’expérience des équipes d’opérateurs et des responsables produits de production.

Autant dire que les îlots autonomes plus ou moins automatisés et surtout adaptables et polyvalents deviennent la norme chez SEW incluant une étude très poussée de l’ergonomie avec une formation adaptée du personnel. Les équipes d’opérateurs sont solidaires au niveau des primes, basées sur le taux de pièces bonnes dans les délais.

Il est possible d’apercevoir quelques réducteurs de la nouvelle gamme “X” dans leur livrée noire au bout de l’énorme hall de montage qui ne comprend pas moins de 23 chaînes différentes qui alimentent à peu prés toute l’Europe de l’Ouest. La traçabilité et le suivi se fait par codes barres et est parfaitement rodée, au point que le produit monté arrive avec l’édition de sa notice dans la langue du pays destinataire, imprimée sur un poste spécial. Notons que les commandes des clients ne sont prises en compte qu’au moment du montage... En effet, toute la production de sous-ensembles et d’éléments unitaires standards en série en amont se fait à partir de statistiques. L’organisation est clairement japonaise mais avec des retouches allemandes.

Fig. 3 - Les systèmes d’asservissement et de commande de SEW commandent aussi bien des vérins électriques, des moteurs linéaires que des moto-réducteurs.

De nouveaux sites à prévoir
La charge est telle et la sous-capacité qui se dessine vont conduire à l’ouverture prochaine d’un nouveau site. Déjà, près de Bruchsal une unité de 250 personnes produira la gamme “X” fin 2008. Rappelons que Graben compte 1 350 personnes et que le siège du groupe est à Bruchsal, justement avec le centre de recherche et de développement - 500 personnes - la logistique et la production de cartes électroniques. La ligne ultra-moderne de production des cartes n'a rien à envier aux installations les plus modernes d'Asie du sudest.

Fig. 4 - Une application de motoréducteur de forte puissance dans une mine de charbon à ciel ouvert sur la roue de cette énorme excavatrice.

Sew et le développement durable, “chassons les négawatts”
En complément à une recherche coûteuse des “nouveaux watts propres” ou qui voudraient l’être, ne provenant pas de la combustion d’une énergie fossile, la recherche des watts à ne plus consommer, “des Négawatts”, est des plus efficaces, tant économiquement que pour la planète. Pour SEW, optimiser chaque solution d’entraînement est un véritable credo, qui implique le recours à des logiciels et des hommes expérimentés comme à des produits d’une qualité supérieure. Le temps des calculs à l’estime en surdimensionnant largement une chaîne cinématique, à la fois pour se prémunir contre les problèmes de qualité que des erreurs de définition des efforts, doit être révolu. Le rendement d’un réducteur à couple conique, un peu plus cher certes, atteint les 98 pour cent. En outre, grâce à la Mécatronique qui est capable d’adapter la fréquence d’alimentation d’un moteur électrique aux phases d’accélération et de freinage, le bilan énergétique devient très vite des plus favorables. Faire appel à des spécialistes du conseil tels que SEW USOCOME doit donc devenir un réflexe salvateur pour les petits et gros consommateurs d’énergie. Le gaspillage de l’électricité dans des installations industrielles sur-dimensionnées ou mal installées atteint la valeur de plusieurs tranches nucléaires dans chacun des grands pays européens.

Fig. 5 - Une application aéroportuaire de Movitrans avec ces chariots filoguidés intelligents qui reçoivent leur énergie du rail par induction.

Des produits de rupture technologique
MOVITRANS : un système de transmission d’énergie sans contact et à distance est un vieux rêve de nombreux ingénieurs et centres de recherche. Depuis déjà quelques décennies, les expériences d’ampoule allumée à distance, de tramway captant son courant tracteur dans le sol, de téléphone ou d’ordinateur portable se rechargeant sans fil, sans compter les applications biomédicales sur des appareils implantés, se succèdent et fonctionnent au stade pré-industriel. Avec Movitrans, SEW s’attaque aussi bien aux transmissions de grosses puissances en milieu difficile qu’à la conception de systèmes mobiles capables de parcourir des distances élevées en s’affranchissant des installations d’alimentation électrique par frotteurs ou câbles. Dans les cas d’applications à fort encrassement ou en milieux humides, ce procédé d’alimentation par induction fait merveille.

Beaucoup plus “classique” les derniers développements de réducteurs et de servos communicants entre eux et capables de se reprogrammer en mode dégradé en cas de besoin ou de s’adapter à une surcharge ou une surchauffe sont aussi riches de possibilités grâce à l’intégration d’électronique dans les carters eux-mêmes. SEW parle de Cinétronique et la communication avec des réseaux au travers de bus et de logiciels est le cinquième univers-métier du fabricant allemand. La transmission de puissance se fait par courant porteur mais les commandes suivent le même chemin. Pour une grue ou un pont roulant, plus besoin de fils ou de boîtier de commande décentralisés.

Citons aussi les servomoteurs linéaires synchrones, déjà bien connus dans la machine-outil mais moins utilisés en manutention ou en logistique. Les modèles SL2 atteignent 6 m/s avec une poussée linéaire allant jusque 6000 N.

Dans la même veine, l’arrivée au stade industriel de nouveaux moteurs électriques utilisant du cuivre à haut rendement est prévue pour courant 2008. Non seulement, ils seront plus économiques et recevront leurs ordres par courant porteur mais ils pourront, aussi, être alimentés à distance par induction THF avec récupération de différents niveaux de voltage à la demande. Pour une machine-outil par exemple, ceci signifie la suppression de l’étage transformateur et commande de puissance. Les broches embarquées amovibles ou les changeurs d’outils vont apprécier... Sans compter que certains moto-réducteurs vont devenir inutiles. Il s’agit là d’une véritable rupture technologique, rare, dans l’univers des moteurs électriques.

L’étage collecteur devient une bobine d’induction. Il va de soi que les industries automobiles et ferroviaires suivent la chose de très près.

L’organisation industrielle de SEW est un magnifique exemple de paradoxe apparent : faire fabriquer des produits quasiment unitaires avec des éléments modulaires en très grande série dans des pays à coût élevé avec un poste main d’œuvre non négligeable mais à très forte valeur ajoutée. Pour pouvoir se permettre de vendre dans le monde entier des produits toujours différents grâce à une qualité sans faille qui limite au maximum les interventions de l’après-vente, il faut une organisation de production de très haut niveau. Les ateliers de fabrication et les halls de montage visités sont parmi les plus beaux d’Europe, tant du point de vue des matériels installés que de la “propreté organisationnelle” de l’ensemble. L’entreprise se concentre sur un seul secteur d’activité mais y met toutes ses forces, jusqu’à l’excellence.

La nouvelle gamme MOVIGEAR qui a été dessinée pour économiser l’énergie et dont nous avons parlé plus haut est un produit hybride révolutionnaire qui intègre une interface informatique “plug and play“ sur son “bus” avec un circuit de commande de puissance intégré et mono-conducteur. Destinés plutôt à l’agro-alimentaire, à l’industrie automobile ou aux convoyeurs industriels, ces produits très compacts et raqtionalisés à l'extrême, économisent 50% de courant électrique et font l’objet de 8 brevets.

Il faudrait quand même qu’un de nos économistes experts qui pontifient sur les délocalisations inévitables, la fin de l’Industrie Mécanique à cause de la mondialisation, etc, explique aux dirigeants de SEW EURODRIVE qu’il est impossible de fabriquer à l’unité des produits mécaniques au montage minutieux, en Europe de l’Ouest en gagnant de l’argent, surtout pour les vendre en Asie !

 SEW-EURODRIVE est une de ces entreprises familiales qui ont atteint une envergure mondiale avec plus de 11 000 collaborateurs pour 1,4 milliard d’euros de chiffre d’affaires. Le groupe est présent dans le monde entier avec 12 unités de fabrication et 61 ateliers de montage. “Penser globalement, agir localement” est l’axe de développement à l’international et les ingénieurs commerciaux du groupe sont à même de d’élaborer une solution d’entraînement performante et optimisée pour chacune des applications de leurs clients.