Des cabines de douche mobiles et des sandales de plage personnalisées

Avec le CAPE®, des chercheurs du Fraunhofer IPA ont développé un système de salle blanche mobile, semblable à une tente, qui peut être monté en moins d'une heure. (© Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez) / CAPE® est un système de salle blanche mobile, semblable à une tente, développé par des scientifiques du Fraunhofer IPA, pouvant être assemblé en moins d'une heure. (© Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez)

Le système d'assistance à l'assemblage semi-automatisé MonSiKo reconnaît grâce à des algorithmes intelligents et à des capteurs 3D performants quelle étape du processus est en cours d'exécution et intervient en cas d'erreur. (© Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez) / Grâce à ses algorithmes intelligents et à ses capteurs 3D puissants, ce système d'assistance à l'assemblage semi-automatisé est capable de reconnaître quelle étape de la procédure est en cours d'exécution et d'intervenir en cas d'erreur. (© Fraunhofer IPA/Photo : Rainer Bez)

Dans le cadre du projet SeRoNet, une plateforme de mise en relation en ligne est en cours de développement, permettant aux fabricants de composants et aux intégrateurs de systèmes de concevoir et de fournir des solutions. (© Hochschule Ulm/Photo : Dennis Stampfer) / Le projet SeRoNet consiste en une plateforme intermédiaire en ligne où les fabricants de composants et les intégrateurs de systèmes développent des solutions. (© Hochschule Ulm/Photo : Dennis Stampfer)

Créer soi-même des éléphants en plastique ou des sandales personnalisées avec un poste de montage semi-automatisé ou un robot : l'institut Fraunhofer pour la technologie de la production et l'automatisation IPA est présent cette année à la foire de Hanovre avec divers stands et expositions.

Au total, cinq stands répartis dans trois halls différents de la foire de Hanovre présentent des expositions de l'IPA Fraunhofer. Toutes répondent aux grandes questions soulevées par la mégatendance sociétale « Mass Personalization », la fabrication massive de produits personnalisés : comment les entreprises peuvent-elles produire à moindre coût en petites séries et avec une gamme de variantes de plus en plus large ? Comment changer rapidement la production ? Comment éviter les erreurs et les pannes de machines ? Comment faire collaborer efficacement l’homme et la machine ?

Une salle blanche à emporter

Avec CAPE®, des chercheurs de l’IPA Fraunhofer ont développé un système de salle blanche mobile, semblable à une tente, qui peut être monté en moins d’une heure aussi bien en intérieur qu’en extérieur protégé contre les intempéries. CAPE® protège les produits sensibles lors du processus de fabrication, mais aussi lors de la prévention des contaminations croisées. De plus, les installations et les produits peuvent être stérilisés sous la enceinte. Avec le « Reinraum on Demand », les fabricants qui doivent produire sans contamination mais n’ont pas besoin d’un environnement stérile et propre en permanence disposent désormais d’un environnement de production mobile, exempt de contamination, permettant d’atteindre des niveaux de pureté de l’air de la classe ISO 1 à 9.

Les possibilités d’utilisation de ce poids léger sont multiples : il convient pour la fabrication de puces, la technologie médicale, l’industrie alimentaire ou l’assemblage de satellites. Le secteur automobile profite également de ce « Reinraum on Demand » compact, par exemple dans la fabrication de batteries ou de piles à combustible.

« CAPE® peut même être utilisé dans des zones de crise, par exemple pour fournir un environnement propre et stérile lorsqu’aucune salle d’opération n’est disponible sur place », explique Udo Gommel, chef du département Reinst and Microproduction à l’IPA Fraunhofer.

Une chaussure, main dans la main avec le robot

Les produits de masse appartiennent au passé : depuis des années, l’industrie doit produire en quantités de plus en plus petites tout en proposant une gamme de variantes plus large. Le résultat de cette évolution est la « Mass Personalization », la fabrication en masse de produits personnalisés. Grâce à des capteurs de plus en plus performants, la collaboration homme-robot s’installe également dans les ateliers : homme et machines travaillent main dans la main, chacun apportant ses forces.

À la foire de Hanovre, le centre Industrie 4.0 de Reutlingen, une coopération entre les deux instituts Fraunhofer IPA et IAO ainsi que la ESB Business School de l’université de Reutlingen, réunit ces deux tendances dans une exposition : les visiteurs peuvent fabriquer des sandales personnalisées avec un robot collaboratif. À l’aide d’un configurateur, ils assemblent les composants selon leurs préférences personnelles, indiquent leur pointure et fabriquent ensuite les sandales à deux, homme et robot.

Système d’assistance au montage semi-automatisé

Dans le montage, de nombreuses tâches doivent encore aujourd’hui être effectuées manuellement pour des raisons techniques ou économiques. Afin de soutenir les travailleurs dans ces tâches répétitives et physiquement exigeantes, ainsi que pour éviter les erreurs, l’IPA Fraunhofer, en collaboration avec quatre partenaires industriels, a développé un « Système d’assistance au montage adaptatif et d’interaction via analyse de scènes 3D et communication intuitive homme-machine » (MonSiKo).

Ce système d’assistance semi-automatisé détecte, grâce à des algorithmes intelligents et des capteurs 3D performants, l’étape de travail en cours et intervient en cas d’erreur. Si l’opérateur prend la mauvaise pièce, une lumière rouge s’allume. « L’homme garde le contrôle », explique Christian Jauch, du département Traitement d’images et de signaux à l’IPA Fraunhofer. « S’il souhaite modifier le processus, le système d’assistance ne l’en empêche pas. » Sur un écran tactile, l’opérateur reçoit une instruction détaillée ; d’un geste, il peut faire apparaître l’étape suivante. Cela facilite également l’apprentissage de nouveaux processus. En alternative au contrôle via écran tactile, MonSiKo comprend des commandes vocales telles que « continuer » ou « terminé » et affiche les informations sous forme de message vocal sur l’écran.

Les visiteurs de la foire de Hanovre peuvent tester eux-mêmes MonSiKo sur un démonstrateur. Sous supervision, ils assemblent un petit éléphant en plastique, composé de trois composants différents. Ceux-ci sont soudés par ultrasons avant qu’un bras robotisé ne guide l’éléphant vers un capteur acoustique, puis le secoue. Si aucun bruit de claquement n’est perçu, l’assemblage et la soudure sont corrects.

SeRoNet – le réseau de robots de service

Rendre les solutions de robotique de service commerciales plus efficaces et plus rapides à commercialiser : tel est l’objectif du projet collaboratif SeRoNet. Une plateforme de mise en relation en ligne est en cours de création, permettant aux fabricants de composants et aux intégrateurs de systèmes de développer et de proposer des solutions pour les problèmes des utilisateurs finaux. En collaborant via cette plateforme, et grâce à des interfaces standardisées dans l’esprit de l’industrie 4.0, il sera possible de réaliser des systèmes robotiques spécifiques à l’application sans de nombreuses itérations.

Comment cette coopération dans le cadre de SeRoNet peut-elle fonctionner, et à quel point il sera simple de composer et de modifier des solutions complètes à partir de modules grâce aux outils SeRoNet, sera illustré à la foire de Hanovre par une tâche logistique simplifiée. Les principaux expositions sont les outils logiciels pour le développement de composants et de systèmes, ainsi que la plateforme de mise en relation SeRoNet, qui permettra à l’avenir aux fournisseurs et aux utilisateurs de solutions robotiques de collaborer pour définir et réaliser des projets. Les visiteurs pourront tester en direct ces outils logiciels et la plateforme sur deux terminaux, et découvrir les interfaces graphiques qui leur permettront de composer des composants spécifiques pour des systèmes sur mesure.

Une plateforme ne vit que si de nombreux acteurs l’utilisent. SeRoNet prévoit donc, dès cet été, un appel public permettant à des intéressés d’obtenir un soutien pour leur participation à la plateforme. Pour les fabricants de composants, cela offrira une nouvelle possibilité de commercialisation, pour les intégrateurs de systèmes, de trouver des clients pour leurs services, et pour les utilisateurs finaux, d’accéder à des solutions robotiques clés en main. Le projet met en œuvre trois démonstrateurs pilotes utilisant les technologies SeRoNet : un robot de préparation de commandes pour l’industrie pharmaceutique, un chariot de transport intelligent dans un hôpital fournissant du matériel de soins selon les besoins, ainsi qu’une ligne de montage modulable permettant de combiner des tâches automatisées et manuelles de manière flexible grâce à des robots modulaires.

RoboPORT – plateforme pour la « co-création » de robots de service

RoboPORT est une plateforme interdisciplinaire de développement qui facilite la conception de robots de service par le biais du crowd-engineering. Destinée aux développeurs privés comme commerciaux, la plateforme permet de générer des innovations via une approche collaborative de développement et de les transformer efficacement en prototypes. Les entreprises peuvent notamment utiliser la plateforme pour que la communauté leur propose des idées pour des applications robotiques, conçoive des solutions conceptuelles, puis réalise et valide des prototypes. À cette fin, RoboPORT offre un vivier de talents immédiatement disponibles pour les processus d’ingénierie. Lors de la foire de Hanovre, RoboPORT présentera deux exemples de projets open source développés avec la plateforme : la plateforme mobile de robot « rob@work [mini] » et le robot humanoïde « Roboy ».

Sur la plateforme RoboPORT, les projets de robotique de service peuvent suivre l’ensemble du processus de conception et de développement. Le crowd-engineering et la co-création rendent disponibles idées, technologies et experts pour chaque projet, accélérant ainsi l’innovation en robotique. D’ici 2020, une plateforme web pour les projets de robotique, équipée d’outils pour les développeurs, d’une bibliothèque open source et d’outils de gestion de projet, sera opérationnelle, permettant à tous les acteurs de travailler ensemble.

Initiative Fraunhofer Smart Maintenance

Produits innovants, processus efficaces et flux de production sans heurts dans des systèmes complexes : telles sont les réponses à l’augmentation des exigences des clients. La maintenance joue un rôle clé, grâce à des machines, capteurs et intelligences artificielles connectés entre eux, qui détectent les erreurs avant qu’elles ne surviennent, évitant ainsi des pannes coûteuses.

Pour favoriser le transfert des connaissances de la recherche appliquée vers l’industrie, l’IPA Fraunhofer et huit autres instituts ont lancé l’année dernière l’initiative Fraunhofer Smart Maintenance. Des ateliers et des projets de recherche communs sont prévus. Sur le stand du réseau Fraunhofer Production, l’initiative sera présentée. Avec un quiz interactif, les chercheurs initieront les visiteurs à la thématique de la maintenance intelligente de façon ludique.