La technologie Servo Press aide l'emboutisseur de métal à affiner sa proposition de valeur

Oct 28, 2023

Kapco, Grafton, Wis., un grand fabricant sous contrat d'emboutissage, a pu remporter des travaux de reprise, rivaliser avec des emboutisseurs offshore et prouver qu'il pouvait améliorer la vitesse de mise sur le marché de son client, grâce à l'installation de la technologie de servo-presse. Images : Kapco

Il n'est pas rare que les équipementiers de produits de consommation produisent tout ou partie de ses composants. En fait, la plupart d'entre eux commencent de cette façon. Mais si vous êtes un fournisseur très compétent dans un aspect particulier de la fabrication, comme l'emboutissage, et que vous le soutenez par des achats d'équipement intelligents et un excellent personnel, la décision la plus sage d'un client peut être de vous confier cette opération.

Gagner un travail de reprise en devançant un concurrent peut être un exploit satisfaisant. Vous avez adapté vos opérations, peaufiné votre efficacité, acheté votre équipement judicieusement et bien géré votre personnel pour prouver votre valeur.

Apporter un travail de reprise à votre propre client fidèle est une victoire d'un autre genre. C'est un témoignage de confiance dans vos capacités au plus haut niveau.

C'est ce qui s'est passé chez Kapco, Grafton, Wisconsin, un grand fabricant sous contrat d'emboutissage, avec l'achat de la technologie de servo-presse.

Les usines et les opérations de Kapco sont situées principalement dans la région de Milwaukee, avec une usine à Osceola, Wisconsin. La société emploie près de 700 personnes et compte plus de 600 000 pieds carrés répartis sur ses neuf sites. Ses activités comprennent 60 % d'emboutissage et 40 % de fabrication et de soudage. Le fabricant se spécialise dans les estampages de calibre 7 à 16, à étirage moyen et à volume moyen.

Le président-directeur général de Kapco, Jim Kacmarcik, appartient à la deuxième génération de propriétaires familiaux. Son père, Tom Sr., a lancé l'entreprise en 1972. Le premier opérateur de presse de l'entreprise était la femme de Tom, Joséphine. "Kapco a vraiment eu un début modeste et modeste", a déclaré Kacmarcik. "Nous sommes vraiment fiers de ce que nous sommes devenus : de seulement trois équipements dans notre usine d'origine à plus de 125 aujourd'hui, dont beaucoup sont les meilleures machines de leur catégorie. La croissance a parfois été rapide, mais elle a a également été une croissance intentionnelle et stratégique."

Les clients de Kapco sont issus de diverses industries, notamment les sports motorisés, le camionnage lourd, les véhicules militaires, la manutention et l'entreposage, l'agriculture et les appareils électroménagers. Le plus gros client de la société est un fabricant de véhicules de sport tout-terrain leader sur le marché. Kapco est en phase avec les segments côte à côte et VTT, fabriquant littéralement des milliers de pièces pour les véhicules utilitaires côte à côte, ainsi que les motos et motoneiges de route. Les pièces qu'il estampille comprennent les composants du soubassement, les plaques de protection, les garnitures de toit et les cadres de porte.

L'entreprise, dans sa 50e année, est en pleine croissance explosive. "Nous avons connu une énorme croissance à long terme après que Jim Kacmarcik a repris l'entreprise en 2000", a déclaré le vice-président des ventes de Kapco, Mike Kenny.

L'entreprise avait besoin d'augmenter sa production, rapidement.

Kenny a expliqué. "Le cycle de production des sports motorisés est deux ou trois fois plus rapide, en termes de fréquence et de rythme, que le cycle automobile typique. Il s'agit donc d'un volume élevé, d'un rythme élevé et de changements de format à grande vitesse. Évidemment, lorsque vous travaillez avec des clients dans le secteur vertical des sports motorisés, vous devez être rapide, efficace et agile. La rapidité de mise sur le marché est l'un de leurs outils concurrentiels.

Équipée de quatre servopresses, une de 176 tonnes, deux de 220 tonnes et une de 330 tonnes, la salle des presses a pu doubler sa production. Les pièces en mouvement dans les servo-presses présentaient également des avantages positifs pour l'outil et les matrices.

Kenny a ajouté : « Notre capacité à les aider à arriver plus rapidement sur le marché avec une meilleure qualité et à moindre coût est la clé de notre proposition de valeur.

Kapco a cherché des moyens d'accélérer sa production et a exploré l'ajout de la technologie de servopresse à sa flotte de 46 presses mécaniques.

"Deux situations ont créé la croissance qui nous a poussés à nous tourner vers les servos", a déclaré Kenny. « Soit nous prenions en charge le travail d'un client qui cherchait à ne plus produire les pièces lui-même, soit nous essayions d'attirer des entreprises qui avaient délocalisé mais qui cherchaient à relocaliser.

L'entreprise voulait faire une analyse de rentabilisation pour pouvoir produire des pièces plus rapidement et à moindre coût qu'un client ne pourrait le faire lui-même.

"Premièrement, nous devions montrer que nous pouvions être compétitifs par rapport à ce qu'un client pensait pouvoir produire lui-même. Deuxièmement, pour attirer les entreprises qui cherchaient à relocaliser, nous devions surmonter à la fois l'avantage du coût des matériaux et un avantage du coût de la main-d'œuvre qu'un peut avoir un concurrent offshore, mais qui a l'inconvénient des coûts et des délais de transport et de fret, ce qui n'est pas négligeable aujourd'hui, avec lesquels nous avons toujours été en concurrence, mais encore plus ces dernières années.

"Le troisième était l'efficacité de la main-d'œuvre. À la sortie de COVID, le marché du travail est très difficile, en particulier dans le secteur manufacturier."

L'équipe des opérations de Kapco a recherché les résultats de productivité de la salle des presses. "Nous avons exploré ce que nous pouvions obtenir d'une servo-presse", a déclaré Kenny.

Kenny a déclaré que l'augmentation de la productivité d'une servopresse les placerait dans une bonne position pour être plus compétitifs qu'ils ne l'étaient, à la fois en termes de coûts et de délais de livraison.

Le directeur de l'ingénierie de Kapco Stamping, James Knepp, a ajouté : « En raison du travail de reprise dans l'espace des portes de garage grand public que nous avions récemment remporté, nous savions que nous allions être proches de la capacité de la presse. Nous avons examiné la technologie de la servo-presse pour augmenter la capacité. grâce à nos recherches internes et à nos discussions avec des partenaires de l'industrie, nous serions en mesure de les exécuter plus rapidement. C'est donc là que nous avons commencé.

Vitesse. Knepp a déclaré que la principale raison de l'achat de la technologie d'asservissement était les coups par minute (SPM) plus élevés qu'il attendait de la salle de presse. "Nous avons beaucoup de presses mécaniques standard ici dans cette même gamme de tonnage. Disons qu'elles fonctionnent dans la gamme de 40 SPM à fond. Les servos nous permettraient de programmer un changement de la longueur de course pour augmenter la vitesse de fonctionnement au-delà de 40 SPM en programmer une longueur de course plus courte et augmenter les vitesses de sortie."

La formation de son personnel dédié à la salle des presses pour passer de la programmation de presses mécaniques, avec des vilebrequins, à des servo-presses était essentielle.

Polyvalence. Knepp pensait que la polyvalence de la servopresse en termes de réglage et de profils de course leur serait également utile. "L'une des choses que nous avons vraiment aimées avec les servopresses était la flexibilité qu'elles pouvaient nous offrir. Une servopresse nous donne l'utilité de plusieurs presses différentes tout en une."

Espace. Une considération supplémentaire était l'espace au sol, a déclaré Kenny. "Nous avions besoin de plus de rendement par mètre carré d'espace. C'était essentiel pour atteindre le type de chiffres dont nous avions besoin. Nous devions en faire plus dans cette même empreinte."

Sans avoir une idée précise des tailles de presse exactes dont elle aurait besoin pour répondre à une demande inconnue, la société a d'abord acheté de petites servo-presses - une AIDA de 110 tonnes et une SEYI SD1 à point unique de 176 tonnes.

Knepp a déclaré: "Nous savions que les nouveaux travaux et les travaux de reprise que nous faisions impliquaient un emboutissage de calibre moyen et mince." Les pièces sont estampillées à partir de 10, 12, 14 et même certains 16 ga. matériel. Ils étaient tous des pièces relativement petites. "Nous recherchions une presse à petit châssis pour gérer des progressions plus courtes et des matrices plus petites. En faisant cela, nous pourrions raccourcir les lignes d'alimentation et profiter des économies d'espace qui nous ont donné."

Knepp a ajouté : « Certains de ces nouveaux travaux étant des travaux de reprise, nous ne connaissions pas nécessairement toute la portée lorsque nous avons acheté les presses. Assez rapidement, sur la base de la gamme de pièces que nous avons acquises, la 110 tonnes n'avait pas le capacité requise, en termes de tonnage, pour ce que nous devions faire. »

L'entreprise a conservé la presse de 176 tonnes mais a échangé la presse de 110 tonnes contre une presse AIDA plus grande de 330 tonnes un an après son achat initial. Simultanément, elle a acheté deux servopresses SEYI SDI de 220 tonnes, une à un point et une à deux points, portant ainsi son parc de servo à quatre.

Rythme pour une installation rapide sur le marché. Les perturbations de la chaîne d'approvisionnement liées au COVID entraînant des retards dans les biens d'équipement dans le monde entier, l'une des considérations de choix de la presse était simplement la rapidité avec laquelle il pouvait être obtenu et installé. "L'une des choses que nous avons examinées était ce qui était disponible, à la fois du point de vue de la presse et de la ligne d'alimentation. Nous avons fait beaucoup d'efforts pour obtenir les presses, les installer et les faire démarrer", a déclaré Knepp.

Dans la gamme de 176 à 220 tonnes, l'installation était relativement simple. Aucun travail de fondation ou installation de fosse n'a été nécessaire. "Nous les avons amenés, les avons mis debout, les avons alimentés et avons commencé à les faire fonctionner", a déclaré Knepp.

Il a dit que le délai entre l'installation et le premier bon article sorti de presse était d'environ huit semaines.

Lignes d'alimentation. Une ligne d'alimentation de bobines Coe Press Equipment alimente les deux presses de 220 tonnes, et une ligne d'alimentation de Dallas Industries fournit le matériau pour la presse de 330 tonnes. "Les lignes d'alimentation étaient immédiatement disponibles et correspondaient vraiment à ce dont nous avions besoin", a déclaré Knepp. La programmation sur les flux était relativement simple, de sorte que les opérateurs n'avaient pas besoin de formation approfondie.

La société a installé quatre lignes de servo-presse complètes avec des lignes d'alimentation de servo-bobines.

Les alimentations de la bobine d'asservissement se synchronisent avec le mouvement du servo. Il y a des progressions d'alimentation relativement courtes sur la plupart des pièces. "Ils sont plus que capables de suivre le rythme des servo-presses", a déclaré Knepp.

Les attentes de Knepp et Kenny selon lesquelles les servo-presses accéléreraient la production se sont avérées exactes. En ajustant la vitesse de glissement et en utilisant le mode pendule, l'équipe de la salle des presses a pu augmenter considérablement la vitesse de la presse et produire des pièces plus rapidement, accélérant ainsi les délais de livraison.

"En réglant la servo-presse en mode pendule, ou en demi-course ou en demi-cycle, c'est vraiment de là que vient l'augmentation de la vitesse", a déclaré Knepp. "En moyenne, c'est essentiellement le double de ce que nous avons fait dans une presse mécanique traditionnelle.

"Je peux littéralement sortir une matrice d'une presse mécanique, la mettre dans un servo et la faire fonctionner deux fois plus vite."

L'atelier d'outillage de Kapco construit et entretient les matrices. La quasi-totalité de l'entretien de l'outillage de l'entreprise est effectué en interne. Les servo-presses ont également eu un impact positif sur la salle d'outillage, a déclaré Knepp. "Du point de vue de l'outillage, la capacité des servopresses à modifier les profils de course nous a aidés de plusieurs manières."

Former des matériaux résistants. La servo-presse peut aider à estamper des matériaux à haute résistance, a déclaré Knepp. L'emboutisseur utilise les presses pour former de l'acier au carbone, de l'aluminium, de l'acier inoxydable et de l'acier galvanisé.

"De nombreux marchés que nous servons se tournent vers des matériaux minces à haute résistance pour réduire le poids. Certains des matériaux que nous estampons maintenant sont définitivement un changement par rapport à l'acier au carbone standard que nous avions utilisé dans le passé. En programmant différents mouvements de course de presse changements de profil, nous sommes en mesure d'emboutir certains de ces matériaux plus difficiles à former. »

Soulagement du tonnage inverse. Le fait de pouvoir programmer les presses pour qu'elles ralentissent vers le point mort bas (BDC) a considérablement réduit le tonnage d'enclenchement et d'inversion, a expliqué Knepp. "Nous pouvons ralentir la vitesse de glissement tout en bas de la course lorsque le poinçon perce le matériau. Grâce à cette capacité, nous sommes en mesure de réduire à la fois le tonnage avant et arrière uniquement avec la vitesse de la presse, au lieu de modifier le conception d'outils."

Élimination des angles de cisaillement sur les poinçons . Une méthode courante pour réduire le tonnage a été l'ajout d'angles de cisaillement sur les poinçons. Avec la possibilité de modifier la vitesse de glissement pendant des parties spécifiques de la course, le besoin d'angles de cisaillement sur les poinçons peut être éliminé. "Maintenant, nous sommes en mesure d'affûter les poinçons plus rapidement en réduisant le nombre de configurations nécessaires pour rectifier les angles de cisaillement sur eux", a déclaré Knepp.

Suppression de la station de réamorçage. Étant donné que les servopresses peuvent être programmées avec des mouvements de réamorçage ou pour rester au BDC, les matrices peuvent être construites sans stations de réamorçage. "Sur un travail où nous aurions trois stations, et une serait un nouveau succès, nous n'en sommes plus qu'à deux", a déclaré Knepp.

Kapco emboutit, soude et découpe au laser des millions de pièces métalliques chaque année.

Cette réduction de la maintenance de la salle d'outillage est importante en raison du volume élevé que l'équipe d'outillage traite. "Lorsque nous lançons un nouveau programme avec nos clients, nous pouvons avoir plus de 100 matrices à fabriquer en quelques mois seulement. Cela signifie que nous devons tirer pleinement parti de notre équipe interne et de notre réseau d'outils externes", dit Knepp.

Entraînement. La salle de presse a été confrontée à des défis de formation lors de la transition de la programmation de presses mécaniques à des servo-presses, a expliqué Knepp. "Nos gens savaient très bien comment programmer une presse mécanique et gérer la sortie. Les presses mécaniques sont programmées en fonction des degrés de rotation de la manivelle. Par exemple, l'avance de l'alimentation, l'ouverture du pilote et la synchronisation du capteur seraient en degrés de rotation.

"La programmation d'événements de synchronisation sur une servo-presse ne se fait pas en degrés de rotation ; elle est basée sur l'emplacement de la glissière par rapport au BDC, plus comme l'axe Z d'un centre d'usinage CNC. C'était donc un grand défi de changer cet état d'esprit, parce que nos opérateurs avaient tellement d'expérience avec les presses mécaniques."

L'une des façons dont Kapco a relevé les défis de la formation était d'opter pour une fonctionnalité qui traduit le mouvement linéaire en mouvement circulaire. "Nous avons fini par opter pour une mise à niveau que SEYI appelle une came virtuelle, qui traduit essentiellement la position linéaire de la glissière en degrés virtuels de rotation de la manivelle. Cela s'est avéré particulièrement utile lors de l'utilisation de la presse en mouvement pendulaire. Les opérateurs, via l'IHM, peuvent pour voir une représentation physique de l'endroit où se trouve la diapositive à la fois en hauteur par rapport au BDC et en degrés de rotation. Cela a aidé. Et puis, une fois que les gens ont commencé à comprendre, ils ont vraiment mieux compris comment programmer la presse, et ce que la programmation était possible."

Knepp a déclaré que, comme le mouvement de glissement des presses servo peut être déplacé manuellement avec la roue à impulsions sur la commande de la presse, l'équipe pourrait vraiment regarder de près le timing. "Avec la possibilité de déplacer la glissière de haut en bas, encore une fois un peu comme la fonction d'un centre d'usinage CNC, vous pouvez voir exactement où les pilotes s'engagent ou où le décapant commence à toucher le matériau. Vous pouvez avoir un programme plus fini que vous peut avec la plupart des presses mécaniques."

Dépense en capital. Les presses servo sont toujours plus chères que les presses mécaniques, a déclaré Kenny. "C'est un facteur, mais nous sommes satisfaits de ce que nous avons pu faire sur nos servo-presses."

Le maintien d'une entreprise de fabrication très prospère est essentiel pour Kapco, car la mission de l'entreprise est axée sur l'influence de changements positifs dans sa communauté par le biais d'autres efforts au sein de la famille d'entreprises Kacmarcik Enterprises, qui comprend Kapco et couvre des organisations des secteurs industriel, de consommation et philanthropique. Le succès de Kapco a placé Kacmarcik Enterprises dans une position d'expansion, la société ajoutant des entreprises et des organisations tout en renforçant son engagement à avoir un impact positif sur la vie d'un million de personnes dans le sud-est du Wisconsin chaque année.

Jusqu'à cette année, l'entreprise s'est concentrée sur le fait de redonner à des initiatives telles que Camp Hometown Heroes, qui soutient les enfants qui ont perdu un membre de leur famille pendant le service militaire ; Camp Reunite, qui travaille à créer des liens entre les enfants et leur parent incarcéré ; ou Kids2Kids, qui s'efforce d'inciter les jeunes de la communauté à redonner à ceux qui sont moins fortunés. Cependant, cet automne, Kacmarcik Enterprises lancera le nouveau Centre Kacmarcik pour la performance humaine, une opération qui cherche audacieusement à aider les gens - à la fois les employés de Kacmarcik Enterprises, les membres de la communauté et au-delà - à atteindre leur plein potentiel grâce à l'apprentissage, à l'éducation et à un effort se débrider de toute limitation préétablie qui aurait pu exister auparavant.

"Aider les enfants moins fortunés en faisant don de vêtements, c'est bien. Aider les familles à créer un lien, c'est bien. Organiser des collectes de jouets, c'est bien. Mais ne pouvons-nous pas faire plus ?" demanda Kacmarcik. "Je crois que oui. Et cet objectif d'avoir un impact positif sur les gens de manière durable, en les aidant à devenir les meilleures versions d'eux-mêmes, c'est vraiment 'notre pourquoi' alors que nous avançons vers l'avenir.

"C'est vraiment ce qui nous motive en tant qu'organisation", a ajouté Kacmarcik.