Réduire les coûts de fabrication grâce à un processus avancé de distribution de mousse

Les défis des lignes courbes et personnalisées

S'adapter aux tendances nouvelles et perturbatrices de la fabrication et de l'étanchéité des fenêtres nécessite un processus de moins en moins gourmand en main-d'œuvre. La tendance actuelle est l'utilisation de formes de fenêtres de plus petit diamètre (demi-cercles, cercles entiers, ovales et même signes oméga). Si elles sont attrayantes, elles peuvent être difficiles à produire.

Un élément clé du processus de fabrication des fenêtres est le cintrage linéaire, des tubes creux en plastique extrudé qui servent de cadre intérieur à une fenêtre finie. Les coudes linéaires maintiennent le verre en place afin que le cadre extérieur puisse être fixé au cadre linéaire intérieur.

Le procédé traditionnel et laborieux consistait à chauffer les linéaires creux dans un four pendant un certain nombre de minutes. L'opérateur retire les pièces du four et insère une cale en caoutchouc flexible préchauffée qui correspond à l'ouverture du rail pour la cavité linéaire spécifique. Les pièces linéaires peuvent avoir plusieurs pistes creuses et un serpent est inséré dans chacune d'elles. Ces serpents en caoutchouc sont en fait faits d'un matériau usiné avec précision qui peut coûter jusqu'à 12 000 euros par ensemble. Leur durée de vie n'est généralement pas très longue, car ils sont continuellement soumis à un processus de chauffage et de refroidissement qui les affaiblit.

Les lignes sont ensuite placées sur une table métallique chauffée où les opérateurs utilisent des broches insérées dans la table pour les soutenir tout en pliant lentement la ligne dans la forme souhaitée. Le système manuel entraîne des lacunes dans le joint et le plastique linéaire peut se déformer s'il n'est pas plié correctement. Cette torsion ruine le produit et crée des déchets, car le linéaire ne scellera pas correctement le verre. Il en résulte également une perte de temps, des efforts et des coûts de chauffage. Ce processus à forte intensité de main-d'œuvre n'est pas seulement coûteux, il prend aussi beaucoup de temps.

Un fabricant américain cherche une meilleure solution pour produire des lignes personnalisées

Un grand fabricant de fenêtres utilisait cette méthode manuelle fastidieuse pour cintrer des éléments linéaires pour des fenêtres personnalisées. Ils cherchaient un moyen d'améliorer le processus car le cycle de production excessivement lent ne permettait pas de répondre au besoin de l'entreprise d'augmenter la production pour répondre à la demande du marché.

Ce fabricant a contacté un distributeur local pour trouver un moyen différent de remplir les lignes, et le distributeur a présenté le défi à Graco, qui développe des systèmes modulaires et configurables pour le traitement du polyuréthane.

Graco a commencé par examiner le matériau qui formait la mousse de remplissage. Le fabricant de fenêtres avait travaillé en étroite collaboration avec un fabricant de mousse de polyuréthane qui lui avait recommandé une formule qui se mélangerait bien, se transformerait facilement à un coût raisonnable et offrirait une densité suffisante pour fournir un soutien lors de la flexion sans ajouter de poids significatif. La formulation du matériau a été spécifiquement conçue pour réagir et durcir pendant un certain temps, en remontant et en remplissant le linéaire de bas en haut, passant du liquide au solide.

Graco a travaillé avec le fabricant de mousse pour affiner le support approprié à ce processus, notamment en collaborant pour obtenir des produits chimiques présentant une densité, une aptitude au mélange et une aptitude au traitement satisfaisantes.

Le succès a nécessité des tests rigoureux sur les matériaux

L'équipe Advanced Fluid Solutions (AFS) de Graco a effectué des recherches et des tests dans le laboratoire de Graco dans l'Ohio. Ils ont ajusté les additifs dans le polyol de base, en modifiant le ratio pour obtenir la densité souhaitée pour la mousse finie. Ils ont également testé une variété de pistolets afin de déterminer le meilleur pistolet pour le processus. L'équipe AFS a continué à travailler avec le fabricant de mousse pour ajuster le matériau plusieurs fois jusqu'à ce qu'ils arrivent finalement à une formulation réussie.

Sur la base de la nouvelle formulation, Graco a configuré le système. Ils ont recommandé l'utilisation d'un système à rapport hydraulique fixe (HFR), dans lequel deux matériaux sont mélangés sous l'effet d'un choc à haute pression, les forçant à devenir un seul liquide. Après avoir été injecté à l'aide d'un pistolet spécialisé, le liquide commence à réagir en l'espace de 8 à 10 secondes. Il se transforme d'abord en crème, puis en gélifiant et enfin en mousse solide.

L'équipement sélectionné comprend le système de dosage Graco HFR™ (chauffé), équipé d'un pistolet de purge d'air Fusion® et d'un adaptateur de buse de coulée, qui permet de mélanger et de distribuer à haute pression par impact. Deux liquides distincts sont pompés et mélangés au moment de l'injection dans le pistolet breveté et injectés dans les cavités linéaires. La formulation de la densité de la mousse permet au linéaire de se remplir complètement, offrant un excellent soutien pendant le pliage sans ajouter de poids significatif.

Amélioration des capacités et réduction du temps de production

Graco a emmené le système dans plusieurs usines de fabrication de fenêtres pour des tests de production, où il a été utilisé pour injecter la mousse dans des lignes linéaires pour la plier dans des tests de production simulés. Le résultat a montré que les fabricants étaient capables de plier les lignes linéaires en courbes de rayon plus petit et plus concis. Les lignes linéaires remplies de mousse ne présentent aucun vide ni aucun espace dans les cavités, ce qui leur confère un excellent soutien interne de la ligne pendant le pliage.

En outre, alors que le fabricant de fenêtres d'origine a commencé le projet en cherchant une meilleure façon de plier les lignes linéaires, il a obtenu une solution qui réduit le temps de production de 50 % et permet une réduction très importante des déchets.

Ce procédé a maintenant été adopté par plusieurs autres fabricants de fenêtres dans le monde.