Dominique DUBOIS (ddubois@trametal.com)


Quelques chiffres repères : un chiffre d’affaires en progression de 21% sur 2005/2004 à 151 millions de livres tandis que le résultat avant impôts fait un bond de 60% à 28,8 millions de livres. Tous les marchés sont en croissance et 22,4 millions de livres ont été consacrés à la R&D tandis que 1 865 personnes collaborent à la réussite de Renishaw. Notons que l’activité reste fluctuante avec moins d’un mois de visibilité dans le carnet de commandes.

La réussite de Renishaw est insolente depuis de nombreuses années dans un marché plutôt mature. Cette société est devenue une référence mondiale pour les machines à mesurer et les palpeurs embarqués sur machine-outil. L’expansion et la dynamique du groupe s’intensifient nettement actuellement avec des implantations nouvelles dans de nombreux pays couplées avec une montée en puissance de l’outil industriel. En outre, non seulement les nouveaux produits se succèdent à un rythme soutenu mais certains d’entre eux marquent une rupture technologique, au point d’influer sur des niches de marché encore en devenir. Il était donc urgent de faire le point sur cet acteur majeur du monde de la mesure industrielle.

Fig. 1 - Un exemple de solution technique peu coûteuse et très efficace : sur une machine à mesurer, un opérateur souhaite travailler en cycle automatique sur des plans différents en 2D. Avec une tête comme la RTP20 munie d’un ou de deux petits ergots latéraux, il suffit de venir positionner la tête à l’aide d’un long doigt vertical fixé sur la table pour obtenir les orientations voulues, le tout pour un coût dérisoire.

Un secteur à la croisée des chemins
En effet le marché du contrôle et de la mesure qui ronronnait un peu il y seulement cinq ans, est aujourd’hui en pleine mutation avec l’éclatement des cloisons étanches contrôle/production et la généralisation inévitable des contrôles embarqués avec une tendance vers le 100 pour cent en flux tendu. Il y a, d’un côté, les mesures d’expertise dévolues au bureau de contrôle en salle climatisée et, de l’autre, le contrôle de fabrication réactif situé au sein de la ligne de production ou d’assemblage, servi par des opérateurs non spécialistes. Il faudrait donc parler d’un nouveau et important marché qui s’offre à ceux qui proposent des produits adaptés, simples et fiables.

Quant aux mesures dites d’expertise, non seulement elles deviennent de plus en plus complexes avec des numérisations continues en 3D mais elles doivent être suffisamment rapides et traçables pour pouvoir suivre efficacement le rythme de la production. Chez certaines entreprises, le contrôle a plus le rôle d’un rapport d’autopsie sur une production terminée que celui d’une validation de process en cours. Augmenter la vitesse de travail des machines de mesure tridimensionnelle (MMT) et la pertinence des mesures, ainsi que quantifier la qualité effective des pièces réalisées est devenu une question de vie ou de mort pour des sous-traitants confrontés à des petites séries de pièces de plus en plus précises et coûteuses. Il ne suffit plus de s’assurer qu’un trou est bien à sa place et du bon diamètre mais savoir si sa cylindricité et son état de surface sont bien corrects est indispensable. La quantité de données à traiter n’est plus la même et le défi technique parfois difficile à relever sur des assemblages cotés fonctionnellement et non plus géométriquement.

Les orientations suivies par les ingénieurs de chez Renishaw surfent bien entendu sur ces mini révolutions dans le monde de la mesure de production et sont donc à suivre de près.

Les sites de production et les principales implantations
Tout a commencé en 1973 mais c’est à partir de 1981 au vu d’une croissance importante des ventes, que les principaux établissements de fabrication furent progressivement mis en place, tant au Royaume-Uni qu’à l’étranger.

Situé près de Bristol, le siège est installé dans une ancienne usine lainière, appelée désormais New Mill, au sein d’un parc à l’anglaise. Au fil des exercices, plusieurs extensions sont venues se construire autour du bâtiment originel avec, notamment, le centre de recherche Renishaw. Une nouvelle et importante extension est d’ailleurs en projet. Juste à côté se trouve Wotton-Under-Edge acquis en 1985. Plus récemment, l’achat d’une superbe usine ayant connu des déboires financiers, sise à Woodchester, plus près de Cardiff, est venu renforcer l’outil industriel en prévoyant l’expansion probable du groupe, au moins pour plusieurs années.

Les principales familles de produits
Si Renishaw est un nom générique pour designer une tête de palpage en mesure, la société actuelle a bien d’autres cordes à son arc. Que l’on en juge : citons d’abord la gamme de têtes, de stylets, râteliers et logiciels pour machines à mesurer, la gamme de produits destinés aux prothésistes dentaires, la grande famille des bras, têtes et systèmes de mesure embarqués sur machine-outil sans oublier les logiciels et contrôleurs correspondants, les lasers et produits destinés au réglage et à la calibration des machines-outils, les codeurs optiques et magnétiques pour diverses applications, les spectroscopes à effet Raman et enfin, la gigantesque panoplie des stylets de la marque.

Une direction atypique toujours sur la brèche
La grande chance de l’entreprise est d’avoir toujours son fondateur, Sir David McMurtry présent aux commandes, toujours fourmillant d’idées et de projets et se donnant les moyens de les réaliser. Il existe d’autres entreprises ayant des inventeurs prolifiques à leur tête mais très peu sachant mettre en place une gestion de production aussi pointue et continuant à investir aussi lourdement aussi bien dans les moyens de production que dans la recherche et le développement. Le personnel est considéré comme une richesse et non comme une charge comptable et celui-ci rend au centuple les efforts consentis par l’entreprise. A la fois campus universitaire et sous-traitant en micromécanique et électronique de pointe, Renishaw est décidément une pépite dans le paysage industriel britannique.

Un effort R&D sur le long terme qui explique bien des choses
La grosse différence entre les sociétés possédées par des fonds de pension ou des investisseurs qui ont les yeux rivés sur le dividende de l’action et les entreprises telles que Renishaw est le montant dévolu à la R&D. Dans le cas qui nous occupe, près de 15 pour cent du chiffre d’affaires, ce qui est considérable, sont attribués à un budget comprenant également les coûts d’industrialisation des nouveaux produits. Notons au passage que les dividendes versés aux actionnaires sont simultanément très convenables…



Fig. 2 - Exemple de matériel un peu atypique installé dans un des laboratoires de Renishaw, cette Maxim de chez ABERLINK occupée à vérifier la qualité de corps de palpeurs en aluminium. Le parc machine est très varié et permet de tester les produits, contrôleurs, encodeurs et servos de la marque sur un large éventail de produits. Ce, relativement récent, fabricant britannique est connu pour ses machines très agiles, précises et intuitives d’emploi. Partenaire de Delcam avec Powerinspect et de Renishaw en équipement, cette marque sera à suivre au prochain salon CONTROL.

Des laboratoires et des centres d’essais impressionnants et richement dotés
Le développement d’un produit complexe et vraiment novateur comme le principe du Rennscan avec la Revo a nécessité près de dix ans d’efforts et pas mal d’argent. Ce type de produit sera difficile à vendre au départ car il devra bousculer les habitudes et contourner les obstacles avant d’être probablement imposé par les utilisateurs. Il y des produits plus évidents d’un point de vue marketing et peu coûteux à produire et mettre en ligne mais quid de la pérennité de l’entreprise ? Les deux fondateurs viennent de chez Rolls-Royce Aerospace et ont une conception du long terme dans le développement d’un concept qui permet de garder le cap contre vents et marées tout en mettant les moyens nécessaires en place (Fig. 1). Cela se voit en visitant les plate-formes d’essais et d’études du groupe. Le parc machines-outils est moderne et complet pour présenter et essayer les appareils embarqués, tandis que le panel de machines à mesurer est un des plus beaux d’Europe avec des engins prestigieux. Là encore, il s’agit autant de démontrer que de valider, en sachant que beaucoup de clients sont des constructeurs de MMT. Le matériel ne manque pas et le travail peut se faire sereinement et à fond.

Les quatre piliers du développement de la stratégie de Renishaw sont clairement identifiés  : innover toujours avec de nouveaux brevets et des produits de rupture technologique, innover dans des moyens et une organisation de production de pointe, se différencier par un service commercial et de support à la clientèle de haut niveau et enfin augmenter ses parts de marché en occupant les niches vacantes et en en créant de nouvelles (Fig. 2).

Ce vade-mecum, scrupuleusement suivi par la direction de l’entreprise depuis ses débuts, conduit à parler de l’organisation de production.

Fig. 3 - Ce responsable de ligne de fabrication de Woodchester vérifie la conformité de cette carte double face supportant des électroniques pour palpeurs de type OM. La ligne d’implantation de composants et de soudage visible au second plan est à la fois moderne et facile à reconfigurer. Les cartes et le pré câblage viennent le plus souvent de l’extérieur.

La rigueur japonaise alliée à la malice britannique
Pour pouvoir assurer une qualité sans faille, la règle est de fabriquer en interne le maximum de composants. Beaucoup d’entre eux sont d’ailleurs très délicats à usiner comme les corps en aluminium des têtes de palpage ou des capteurs embarqués. Il y a aussi toute la partie fabrication et montage des cartes électroniques qui nécessite aussi de lourds investissements mais présente l’avantage de rendre la maîtrise de la pérennité des cartes et des composants électroniques utilisés. C’est d’ailleurs un argument commercial de grand poids notamment vis-à-vis de l’après-vente pour des produits qui ont une durée de vie importante (Fig. 3 & 4).

Fig. 4 - Autre banc test à 100%, celui des roulements principaux des têtes classiques Renishaw (certains modeles ont des paliers à air). La qualite et la precision de ce roulement sont capitaux pour le bon fonctionnement du produit.

En fabrication mécanique, si le parc machine est récent et l’organisation par îlots relève des dernières méthodes japonaises, le système des RAMTIC est sans cesse perfectionné et participe beaucoup aux performances en qualité et productivité des ateliers. Bien évidemment, le lien est direct avec le centre de technologie voisin et les machines sont régulièrement calibrées avec des systèmes Ballbar et des lasers interféromètres. Enfin, les corrections envoyées aux machines par le système de préréglage d’outils achèvent de garantir une qualité maximale et une excellente traçabilité. La clé de voûte du système de production est donc le Renishaw Automated Milling Turning and Inspection Centre, RAMTIC pour les intimes. Ces carrousels mobiles sont prévus pour s’adapter à toutes les machines et postes de contrôle ou de préréglage des ateliers et supportent des râteliers d’ébauches, d’outils et de pièces finies. Dix modules/palettes de cinq poches peuvent recevoir aussi bien cinq ébauches que cinq porte-outils équiper ou stocker cinq pièces finies. Du début à la fin du processus de fabrication, le composant reste sur son rack qui ne quitte son chariot que pour être usiné ou mesuré. Chaque opérateur est responsable de son îlot et de l’ensemble du process, préparation et contrôle final compris. D’ailleurs, le soin apporté à calibrer et suivre l’usure des machines et des outils est tel que peu de contrôles finaux sont nécessaires. Dans certains cas, un tel système permet un engagement machine réel de 130 heures par semaine avec une autonomie par chariot atteignant 24 heures (Fig 5 & 6).

Fig. 5 - La fameuse cassette du système Ramtic est ici visible en deux versions avec quelques unes des ébauches en aluminium qui y sont couramment fixées. Dans la vitrine, sont visibles quelques uns des corps après usinage. Dans certains cas il s’agit de dentelle d’aluminium avec de très nombreuses opérations, parfaitement connues et maîtrisées.

Il y aurait encore à dire au niveau de la gestion des tolérances. Si le bureau d’études est situé près de l’atelier de lancement en pré-série, ce n’est pas un hasard car le retour est immédiat en cas de cotes trop difficiles à tenir, la précision standard étant de 20 microns et de 10 microns en spécial. Une bibliothèque des opérations réalisables avec leur coût est à la disposition des ingénieurs concepteurs qui s’y reportent constamment et l’efficacité du système est telle qu’il faut désormais l’accord de la hiérarchie pour toute opération non répertoriée !

Fig. 6 - Voici un des nouveaux magasins Ramtic : les cassettes sont visibles sur le dessus de la chaîne qui alimente et dessert ce tour FJV 250 UHS Mazak. Les outils sont également fixés sur des cassettes spéciales. Le parc machine se compose de 52 machines à commande numériques dont une forte proportion de Mazak avec aussi des tours Citizen. Un lancement moyen en fabrication chez Renishaw comprend de 300 à 500 pièces environ, l’organisation de production est de type Kanban.

Que ce soit au niveau de la productivité de l’atelier, du niveau de qualité obtenu ou de la chasse aux coûts inutiles, les résultats en rentabilité sont fabuleux et illustrent très bien l’inutilité des délocalisations quand une entreprise est correctement pilotée et gérée... Voilà des produits longs à assembler et tester, difficiles à fabriquer et requérant en nombre du personnel coûteux ce qui n’empêche nullement l’entreprise d’être compétitive et d’une rentabilité décourageante pour ses concurrents. Il est vrai que délocaliser est finalement moins fatigant que de réfléchir et se remettre en question.

La norme I++
TraMetal s’est déjà fait l’écho de l’avènement de cette norme qui est surtout soutenue et pilotée par de grands donneurs d’ordres allemands et européens désireux de voir leurs moyens de contrôle, notamment les MMT, utiliser des logiciels et des commandes numériques un tant soit peu standardisés. En effet, si la grande majorité des machines-outils et des robots industriels actuels peuvent communiquer moyennant quelques aménagements et post-processeurs, il est surprenant de constater que le cloisonnement le plus rigoureux règne encore entre des machines pourtant appelées à contrôler les mêmes pièces. Il est souvent nécessaire de générer des programmes ou des instructions différentes pour passer d’une machine à l’autre et il est très difficile d’importer des fichiers ou des programmes extérieurs. Evidemment chaque fabricant tient à commercialiser ses contrôleurs et ses logiciels propriétaires mais les utilisateurs, grands comptes en tête, ont jugé que la plaisanterie avait assez duré. La polyvalence des opérateurs et des matériels sera enfin envisageable ainsi que l’importation facile de fichiers, programmes et paramètres de contrôle. Les fournisseurs de MMT ont donc dû participer à la mise en place de cette norme alors même que les fabricants de produits adaptables comme Renishaw en sont de fervents défenseurs. Pour les nouveaux contrôleurs UCC de la marque, la procédure I++ est incontournable.

Fig. 7 - Cette version de la Giro est la plus élaborée (Renscan5) et travaille avec ses deux axes rotatifs en balayage 2D sur cette culasse tandis que la machine à mesurer ne fournit qu’un mouvement linéaire lent (flèche grise).

Les produits phares de 2005/2006
Les logiciels  - L’UCCserveur est un pilote/interface qui assure la compatibilité la plus complète I++ avec des contrôleurs Renishaw en aval tels la série des UCC. Il s’agit en fait d’un véritable post processeur qui traduit le protocole I++ en protocole Renishaw, utilisable avec les produits les plus récents de la marque, comme les plus anciens, bien sûr.

Les contrôleurs  - Avec l’UCC2 développé spécialement pour la numérisation en cinq axes sur MMT avec le principe RENNSCAN, Renishaw dispose d’une chaîne de commande entièrement digitalisée, compatible I++ et complète si l’on inclut le SPA2 qui est la solution servo la plus aboutie du constructeur britannique, compatible jusque 7 axes.
En complément, ce qui est une nouvelle orientation commerciale, le SPA2 lite avec son contrôleur l’UCC lite pour des travaux en 3 axes sur des MMT plus anciennes ou des besoins différents à un prix très étudié.

La famille RENSCAN  - Rappelons le principe du Renscan : une première série de mesures est effectuée à vitesse lente, une autre série de mesures est faite à vitesse rapide et une comparaison est faite par le logiciel, créant ainsi la table de déviation. Les corrections à effectuer étant alors connues, toutes les mesure suivantes peuvent être faites à grande vitesse avec une précision maximale, les écarts de mesure "dynamiques" de la machine pour la pièce considérée étant désormais maîtrisés. Le principe est déjà remarquable en gain de productivité pour des travaux classiques mais il est incontournable en numérisation cinq axes, surtout avec le flux de données généré par une tête comme la Revo. Les têtes de numérisation utilisant cette techniques sont, pour l’instant, la REVO et la toute nouvelle GIRO (Fig 7 & 8).

Fig. 8 - Même type de fonctionnement pour la Revo, hormis la qualité des paliers à air et le système aimanté supportant le stylet et la source laser. Ici le balayage du cylindre se fait à grande vitesse avec une précision élevée.

TraMetal, dans le numéro 93A de septembre 2005, a déjà traité de la Revo qui est avec le Renscan, aujourd’hui en version 5, une des innovations majeures en mesure dimensionnelle depuis longtemps. Rappelons simplement que cette tête motorisée de haute technologie balaye les surfaces et les formes à grande vitesse pendant que les axes de la MMT ne sont sollicités que lentement et un par un. Le flux de données est élevé - 2 000 points par seconde - et la résolution de lecture atteint 0,1 µm au bout d’un stylet de 250 mm tandis que la vitesse peut s’établir à 500 mm/s. Le stylet est conçu pour fléchir légèrement et le petit miroir situé dans le tube, juste derrière le rubis renvoie un faisceau laser décalé au capteur de mesure situé au cœur de la tête. Il existe un capteur 3 D, le RSP3 et le RSP2 pour le 2D qui sont simplement aimantés sur le corps de l’appareil et qui contiennent la source laser. La tête Revo est un équipement coûteux mais qui permet une telle productivité et polyvalence que le travail de trois MMT sera fait sur une seule.

La petite sœur, la GIRO est moins onéreuse et proposée en package constructeur avec l’UCC2. Les roulements sont mécaniques et le capteur 3D est partie intégrante de la tête. Il en existe trois versions  : la Touch Trigger pour les cylindres par exemple, la Renscan3 pour les surfaces planes et la Renscan5 pour le travail en cinq axes.

Fig. 9 - Le principe du stylet déformable de la Revo est ici figuré avec le déplacement du réflecteur qui décale le faisceau retour du laser. La précision n’est plus tributaire de la longueur du stylet.

Les implications - Si tout utilisateur de machine à mesurer ne peut que s’intéresser à ces matériels, cela impose la contrainte de posséder la chaîne cinématique et logicielle de Renishaw à commencer par l’UCC2. Bien des constructeurs traînent les pieds, ce qui est compréhensible et oblige les commerciaux de Renishaw à faire pénétrer ce système par le biais des utilisateurs. Il sera aussi possible d’envisager des contrôles à 100 pour cent ou de mettre certaines machines au chômage technique au vu de la productivité de ces matériels. En corollaire, les machines à mesurer anciennes mais précises, bien que lentes, reviennent dans la course, leur remplacement ne s’imposant plus…

Le futur de la mesure selon Renishaw
Outre le protocole I++, la rupture technologique du Renscan et des têtes comme la Revo, la généralisation des bras, capteurs et lasers embarqués achèvera de transférer une partie importante des contrôles sur les machines elles-mêmes. La demande croissante des utilisateurs pour un service avant et après vente irréprochable, local et pérenne ne fera que croître tout comme celle de logiciels de programmation dédiés à des applications spéciales comme les nano-usinages par exemple. Par ailleurs, de nombreux produits sont en gestation ou attendent leur heure dans les cartons du bureau de R & D et il y a gros à parier qu’une partie du futur de la mesure s’y trouve déjà.