Usine distribuée pour l'eXtrême Défi XD
Programme : Usine Distribuée pour l'eXtrême Défi XD
Mots-clés : Mobilité / Transport
Contexte : La recherche dans le domaine de la mobilité douce a fait éclore de nombreux prototypes de véhicules répondant à des contraintes et des besoins variés. La multiplicité des demandes rend difficile la mise au point d'une chaîne industrielle classique, produisant en grande quantité un modèle unique. Avec MUAL (Micro-Usine Automatisée et Libre), LUZ'IN propose un dispositif de production permettant de reproduire aisément des prototypes ou de produire de petites séries. Dans le cadre de cet appel à projet, LUZ'IN souhaite s’appuyer sur le dispositif MUAL pour proposer une solution d’assemblage partiel de véhicules intermédiaires (type Vhélio). Le concept est de démontrer la faisabilité d’assemblage du châssis et partiellement du câblage par un système automatisé permettant de produire en plus grande quantité, de réduire les coûts de production mais aussi de valider par des systèmes intelligents la chaîne de montage. L'intérêt du MUAL est qu’il utilisera des produits et équipements disponibles actuellement sur le marché, une technologie libre mais qui aura également la capacité d’adaptation suffisante pour pouvoir produire d’autres modèles de véhicules sans modifications matérielles du dispositif de montage. Ainsi, une réelle possibilité d’évolution du dispositif sera assuré afin d’éviter son obsolescence en cas de changement des plans ou usages. CONTEXTE TERRITORIAL : Le territoire Nord-Isère est composé des 3 intercommunalités que sont la CAPI, la CC Balcons du Dauphiné, la CC Val du Dauphiné et regroupe 106 communes au Nord du département de l’Isère. Grâce à sa proximité avec les grandes métropoles de Lyon, Grenoble et Chambéry, cette zone dynamique est l’un des principaux territoires porteurs de développement en Auvergne Rhône-Alpes, et présente de nombreuses infrastructures de transport ainsi qu’une topographie favorable au développement. En effet, d’un point de vue économique, ce territoire hétérogène présente un tissu économique à la fois agricole, industriel et commercial. S’agissant à la fois d’un territoire périurbain et rural, il présente de fortes disparités de densité de population et le maillage de transport en commun ne permet que très difficilement de pouvoir se passer de la voiture individuelle hormis sur l’axe principal “La Verpillière, L’Isle d’Abeau, Bourgoin-Jallieu et La Tour du Pin”. Une étude publiée en 2017 par l’Agence de la Mobilité Nord-Isère permet d’avoir une meilleure connaissance des pratiques de mobilité spécifiques au territoire. Voici les principales informations retenues : 3.6 déplacements par habitant et par jour dont 2.5 en voiture. La plupart des déplacements sont effectués par des personnes seules dans leur véhicule, très peu font du covoiturage, 80% des déplacements se font inter-secteur Nord-Isère, avec une moyenne quotidienne de 33 km, 51% des déplacements pendulaires de proximité sont inférieurs à 5km, 94% des ménages ont un véhicule motorisé avec une moyenne de 1.6 voiture par ménage, Territoire en relief avec parfois de forts dénivelés, nécessite à minima un VAE. De plus, une enquête publiée en 2018 menée auprès d’un échantillon des bénéficiaires de l’agence concerne l’évolution de leurs pratiques de mobilité. Voici quelques résultats intéressants : Jusqu’à 50% des personnes bénéficiaires de l’aide à l’achat utilisent leur VAE pour des trajets quotidiens, ⅓ des personnes salariées de l’étude se rendent au travail à vélo. Concernant le niveau de vie des populations, le département de l’Isère présente des disparités en termes de revenus. En effet, là où dans la métropole de Grenoble, les revenus médians font partie des plus élevés de France, ils sont plus bas dans le Nord-Isère. De plus, à l’intérieur même du territoire Nord-Isère il existe des écarts entre la principale zone d’activité de Bourgoin-Jallieu/L’Isle d’Abeau/La Tour du Pin et le nord du territoire beaucoup plus rural. Le territoire présente également un réseau important de garages de proximité, à la fois franchisés, de constructeurs ou indépendants. La solution que LUZ'IN souhaite développer étant modulable en termes de production et de technologies existantes sur le marché, ce réseau pourrait être un appuis au déploiement et à la maintenance de véhicules intermédiaires sur le territoire.
Description : POSITIONNEMENT DU PROJET : MUAL (Micro-Usine Automatisée et Libre) veut créer un modèle d'atelier automatique facile à dupliquer et permettant l'assemblage de prototypes ou de petites séries avec très peu d’intervention humaine. Le projet utilisera des bras et base mobile disponibles sur le marché, les augmentera de capacités de vision par ordinateur, à l'aide de caméra intelligentes et de scanners 3D, qui leur permettra une adaptation à de nombreux modèles d'assemblages différents. Le but est de créer une machine capable d'assembler de nombreux objets sans avoir à reconfigurer physiquement le lieu pour une fabrication différente. Dans le cadre de cet appel à projet, MUAL propose de se concentrer sur deux tâches principales : L’assemblage d'un châssis en tubes d'aluminium, à partir de tubes bruts (non coupés et non percés), Le câblage électrique du véhicule. MUAL utilisera le Vhélio comme modèle, leur but étant de pouvoir produire de nombreux autres objets de cette façon : des véhicules de type XYZ frame par exemple, ainsi que d'explorer la possibilité de produire du petit électro-ménager. Un des intérêts d'une telle approche est qu'il y a peu de l'assemblage au désassemblage : une machine capable d'assembler un équipement est très proche d'une machine capable de les désassembler. C'est un but à garder présent : la possibilité de désassembler à fins de recyclage les produits que cette usine saura assembler. La combinaison des opérations de désassemblage et d'assemblage ouvre aussi la possibilité de créer des mises à jour physiques de véhicules, permettant des modifications utilisant un minimum de pièces supplémentaires. C'est un aspect particulièrement intéressant pour les équipements en phase de prototypage, où l'on peut souhaiter mettre à jour un prototype sans avoir à jeter l'ancien ni racheter toutes les pièces nécessaires. DESCRIPTION TECHNIQUE : Le projet vise à créer une cellule de production qui prendra en entrée des tubes en aluminium non coupés et non percés, de (2 ou 3 m de long, à déterminer), des pièces de visserie, des fils électriques et des connecteurs à sertir et implémentera automatiquement les opérations de : Transport des tubes bruts, Découpage des tubes, Perçage des tubes, Transport/stockage des tubes coupés, Transport/stockage des pièces détachées et de quincaillerie, Alignement des pièces, Maintien de pièces en position, Vissage/boulonnage, Chargement de fils, Découpe et sertissage de fils, Déroulement de fils, Pose de serre-câbles, Inspection de l'assemblage. À l’issue de ces opérations, on obtiendra un cadre assemblé et précâblé ainsi qu’un journal des opérations permettant la certification du processus de fabrication jusqu’à ce point. Il est prévu de concevoir à ces fins trois robots : Un robot roulant de transport, acheminant les pièces entre les différents postes, Un robot roulant de manipulation et de vissage, Un robot sur portique fournissant la force de levage et de maintien nécessaire à certaines opérations d'assemblage. Ces robots seront dotés de bras de type cobot (modèle à déterminer mais aux caractéristiques similaires à l’UR3e), leur permettant de fonctionner en sécurité en présence d'humains. Un système de vision couplé à la construction d'un jumeau virtuel de l'assemblage permettra d'améliorer la précision des bras dans un environnement moins contrôlé qu’une usine classique. A l’issue du projet, LUZ'IN souhaite être capable de compenser les imprécisions de bras meilleur marché afin de rendre la duplication du procédé d’assemblage plus accessible. LUZ'IN tient fortement à l'aspect libre/open-source de notre projet et essaiera de réutiliser autant que possible des briques technologiques ouvertes. Ils vont se baser, par exemple, sur ROS (version 2) pour le middleware, et sur un modèle libre de robot agricole pour la base mobile. Les modèles de vision se baseront sur des modèles libres et seront fournis sous une licence open source. Il est important, pour essaimer rapidement un écosystème de production distribuée, de donner aux utilisateurs finaux tous les éléments qui leur permettent d'expérimenter et de s'adapter à leurs problèmes particuliers. Afin de développer rapidement, LUZ'IN sera sûrement amené à utiliser des briques non libres, ils feront ce choix avec pragmatisme, mais tous les éléments qu'ils concevront dans le cadre de ce projet seront distribués sous une licence obéissant à la philosophie open hardware. Le projet sera séparé en 6 phases : Mise en place, Assemblage de l'existant, conception des outils, Production du prototype, Mise au point finale, Validation et documentation, Rédaction finale.
Objectifs et résultats attendus : L’objectif principal du projet est de développer une micro-usine distribuée expérimentale partiellement automatisée permettant de certifier l’assemblage de parties critiques du véhicule et d'accélérer le processus de construction des Vhélios tout en réduisant leur coût final sur le territoire du Nord-Isère. A l’issue, MUAL souhaite pouvoir produire un châssis de Vhélio précâblé toutes les 10h pour un coût réduit, selon des processus validés dans un Système de Management Qualité certifiable ISO 9001. Pour atteindre cet objectif spécifique MUAL s'appuiera sur plusieurs étapes dont les résultats attendus seront les suivants : R1. La diminution des coûts de chaudronnerie R1.IOV 1 : Les coûts de chaudronnerie baissent de 66% par rapport aux coûts actuels, R2. Le châssis du Vhélio sera entièrement assemblé de façon automatisée : R2.IOV 1 : Tous les châssis des Vhélios sont assemblés et certifiés sans qu’aucun technicien n’ait à intervenir, R2.IOV 2 : Un châssis est produit en moins de 5h. R3. Le câblage électrique sera partiellement assemblé de façon automatisée : R3.IOV 1 : Les opérations automatisées de câblages prennent 5h. R4. Toutes les opérations d’assemblage automatisées seront validées et horodatées : R4.IOV 1 : Toutes les opérations automatisées seront horodatées, R4.IOV 2 : Toutes les opérations de serrages seront effectuées à l’aide d’un outil dynamométrique, R4.IOV 3 : Les étapes cruciales d’assemblage seront photographiées et scannées en 3D, R4.IOV 4 : À l’issue de l’assemblage, un fichier d’assemblage détaillant les caractéristiques (couple utilisé, tolérances mesurées, etc.) et horodatages de toutes les opérations sera édité et associé à chaque châssis produit, R4.IOV 5 : Un diagnostic sera réalisé par un consultant spécialisé en vue d’une préparation à la certification ISO 9001.
Bénéficiaire : LUZ'IN
Localisation : Tour-du-Pin (La), Auvergne-Rhône-Alpes, FRANCE
Début : 15/12/2023 — Durée : 17 mois
Budget total : 246090.05 € — Aide ADEME : 172248.06 €
Statut : Suivi du projet