Machine de laminage à matrice plate de Baier & Michels et procédé ECCO TEC – procédé combinant pressage et laminage pour la fabrication de pièces de précision sans enlèvement de copeaux

Révolution dans le génie mécanique : comment ce nouveau procédé de laminage permet d'économiser 80 % de matière

La livraison et l'installation d'un laminoir à matrice plate de 125 tonnes sur le site de Rohrbach à Ober-Ramstadt représentent bien plus qu'un simple exploit logistique lors d'un week-end enneigé de janvier. Derrière cet événement se cache une transformation fondamentale de la production industrielle, illustrant la manière dont les entreprises allemandes doivent s'adapter à l'intensification de la concurrence mondiale. Le système développé par Baier & Michels constitue une réponse technologique à une question existentielle : une production hautement automatisée et sans copeaux peut-elle compenser les avantages concurrentiels des entreprises asiatiques en termes de coûts, tout en respectant les impératifs écologiques ?

Perturbation technologique dans la fabrication de pièces de précision

La rouleuse à mâchoires plates représente un changement de paradigme fondamental dans la production de pièces de précision à longue tige. Le procédé repose sur le principe du formage à froid à l'aide de deux mâchoires de roulage plates contrarotatives, dont l'une est fixe tandis que l'autre est déplacée horizontalement par un mécanisme à manivelle. La pièce, positionnée entre les mâchoires, est formée progressivement par la géométrie en forme de coin des mâchoires de roulage, qui effectuent simultanément une rotation et une réduction de sa section.

Contrairement aux laminoirs à matrice rotative, qui fonctionnent en continu et atteignent des cadences de production plus élevées, les laminoirs à matrice plate offrent des avantages décisifs pour les moyennes séries et les géométries complexes. Leur principal atout réside dans des coûts d'investissement nettement inférieurs, associés à une grande flexibilité, ce qui rend ce procédé particulièrement adapté au contexte industriel européen des PME. La technologie b&m-ECCO TEC, développée par Baier & Michels, combine les procédés de pressage et de laminage en un processus de fabrication sans copeaux, capable de produire en une seule étape intégrée des composants traditionnellement fabriqués en plusieurs opérations d'usinage.

L'importance de cette technologie n'apparaît clairement que par comparaison avec l'usinage conventionnel. Les tiges de piston, les broches de réglage et les arbres de transmission sont généralement fabriqués par tournage, fraisage, taillage d'engrenages, traitement thermique et rectification finale – un processus complexe, gourmand en matériaux et en énergie. Le formage à froid sans copeaux, en revanche, utilise la matière première de façon quasi intégrale, puisqu'il ne produit aucun copeau. Des économies de matière allant jusqu'à 80 % peuvent être réalisées pour les pièces complexes formées à froid. Ces économies se traduisent par des avantages environnementaux considérables : les émissions de CO₂ diminuent jusqu'à 67 % grâce à la suppression des procédés de recyclage énergivores des copeaux métalliques et à la réduction drastique de la demande en ressources primaires.

L'écrouissage du matériau lors du formage offre un avantage métallurgique supplémentaire. Les fibres du matériau ne sont pas rompues ; au contraire, la densité de dislocations dans les réseaux cristallins augmente, ce qui confère à la surface une structure plus dense et particulièrement résistante. Cet écrouissage permet de s'affranchir des traitements ultérieurs tels que la trempe et d'atteindre simultanément des valeurs de résistance supérieures à celles des pièces usinées. Pour les applications critiques de sécurité, notamment dans les vérins hydrauliques où les tiges de piston sont soumises à des forces de compression et de traction considérables, cela représente un gain de qualité significatif.

Importance stratégique pour l'ingénierie mécanique allemande

L'investissement de 20 millions d'euros de Baier & Michels, membre du groupe Würth et employant environ 500 personnes, doit être replacé dans le contexte d'une menace fondamentale pesant sur le tissu industriel allemand. La construction mécanique allemande, pilier traditionnel de cette nation tournée vers l'exportation, qui emploie plus de 1,2 million de personnes et réalise plus de 70 % de son chiffre d'affaires à l'export, est confrontée à une offensive systématique de la part de ses concurrents chinois.

Alors que la part de marché de l'Allemagne dans les exportations mondiales de machines a diminué pour atteindre 15,2 % entre 2013 et 2023, celle de la Chine est passée de 14,3 % à 22,1 % sur la même période. Cette évolution ne s'explique pas uniquement par des avantages comparatifs en matière de coûts, mais aussi par une politique industrielle offensive : en 2019, les fabricants chinois de machines ont bénéficié de subventions directes et indirectes d'un montant moyen de 15,7 millions d'euros par entreprise, leur permettant de proposer des produits à des prix parfois 50 % inférieurs aux prix allemands. Parallèlement, 61 % des membres de la VDMA prévoient qu'ils n'occuperont qu'une position concurrentielle moyenne, voire faible, d'ici cinq ans.

Dans ce contexte, la décision de Baier & Michels d'investir 20 millions d'euros sur son site d'Ober-Ramstadt, à contre-courant de la tendance à délocaliser la production, constitue un choix stratégique. Le directeur général, Jörg Pohl, en a clairement exposé les raisons : la technologie de production du nouveau hall offre des avantages si significatifs qu'un investissement supplémentaire dans cette technologie est inévitable. Il a affirmé que l'entreprise a développé des produits quasiment sans équivalent et offrant des avantages clients si importants que, par exemple, les coûts de main-d'œuvre ne constituent pas un critère prioritaire.

Cette déclaration met en lumière à la fois le dilemme fondamental et la solution potentielle. Si les coûts de main-d'œuvre en Allemagne sont structurellement plus élevés qu'en Asie, des processus de fabrication hautement automatisés et à forte intensité technologique peuvent largement compenser ce désavantage s'ils permettent de réduire simultanément les temps de production d'un facteur huit à dix et de diminuer drastiquement le coût des matières premières. La technologie b&m-ECCO TEC crée ainsi un avantage concurrentiel impossible à reproduire dans les pays à bas salaires par une simple réduction des coûts.

Jana Tischler, responsable des ventes aux nouveaux clients chez Baier & Michels, a souligné la forte pression du marché asiatique comme un autre aspect stratégique. Cette machine sécurise le site de production de l'entreprise en Allemagne tout en garantissant des circuits de transport très courts en Europe. Cette affirmation met en lumière un avantage structurel qui prend de l'importance compte tenu de l'évolution géopolitique. La résilience des chaînes d'approvisionnement mondiales est devenue une priorité depuis les perturbations liées à la pandémie et les tensions géopolitiques. Les chaînes de valeur locales ou régionales minimisent les risques liés au transport, réduisent les émissions et permettent de répondre plus rapidement aux besoins des clients.

La décision d'implanter la production en Allemagne plutôt que de la délocaliser vers les pays voisins de l'UE ou de la relocaliser depuis l'Asie doit également être évaluée d'un point de vue macroéconomique. Des études montrent que si une stratégie de relocalisation intersectorielle réduit les dépendances, elle entraîne aussi des pertes importantes en termes de prospérité. Une relocalisation complète réduirait le PIB allemand de près de 10 %, car les avantages de la spécialisation liés à la division internationale du travail seraient perdus. Néanmoins, une relocalisation stratégique peut s'avérer bénéfique dans les secteurs clés à forte valeur ajoutée et à complexité technologique élevée, notamment lorsqu'elle est associée à des gains de productivité grâce aux technologies de l'Industrie 4.0.

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Synergies économiques et écologiques

L'obtention du Prix allemand du développement durable 2025 souligne le double avantage de cette technologie : son efficacité économique et son impact écologique. Le jury a explicitement reconnu sa contribution à la réduction de la consommation de ressources primaires et les gains d'efficacité dans un secteur à forte demande. En renforçant les chaînes de valeur régionales et en évitant le transport longue distance, ce procédé contribue également à la réduction des émissions.

Cette combinaison est particulièrement pertinente du point de vue de la politique industrielle. La taxonomie de l'UE et les objectifs climatiques plus stricts contraignent les entreprises à décarboner leur production. Parallèlement, les coûts de l'énergie en Europe augmentent structurellement plus vite qu'en Asie, menaçant la compétitivité des industries énergivores. Les technologies qui associent une réduction drastique des émissions de CO2 à des économies de coûts deviennent donc un atout concurrentiel majeur.

L'efficacité du formage à froid présente des avantages à plusieurs niveaux. Premièrement, la consommation directe de matière diminue, ce qui, compte tenu de la volatilité actuelle des prix des matières premières, réduit immédiatement les coûts de production. Deuxièmement, les coûts d'élimination des copeaux métalliques sont supprimés. Troisièmement, la consommation d'énergie est considérablement réduite, car aucun traitement thermique énergivore n'est nécessaire et le formage à froid s'effectue à température ambiante. Quatrièmement, la précision accrue des pièces formées permet d'obtenir des tolérances plus serrées sans opérations de rectification ultérieures, ce qui engendre des économies supplémentaires d'énergie et de temps.

L'économie circulaire renforce ces avantages. L'utilisation quasi complète des matériaux minimise le besoin en matières premières. Parallèlement, les composants formés à froid sont plus durables grâce à leur résistance accrue, ce qui prolonge leur durée de vie et réduit la consommation de ressources tout au long de leur cycle de vie. Des études montrent qu'il est possible de réduire les émissions de CO₂ jusqu'à 30 % en prolongeant la durée de vie des composants grâce à des procédés de fabrication optimisés.

Domaines d'application et pertinence industrielle

L'importance de la technologie de laminage à plat est mise en évidence par les domaines d'application des pièces de précision fabriquées. Les tiges de piston sont des composants essentiels des vérins hydrauliques utilisés dans les engins de construction, les équipements miniers, les installations offshore et les presses industrielles. Ces vérins transforment la pression hydraulique en force mécanique et doivent résister à des charges extrêmes. La qualité de la tige de piston — son état de surface, sa rectitude, sa dureté et sa résistance — détermine en grande partie la fiabilité et la durée de vie de l'ensemble du système hydraulique.

Les broches d'actionnement et les arbres de transmission sont présents dans les machines-outils, les systèmes de positionnement et les réducteurs. Ils transmettent un couple ou convertissent une rotation en mouvement linéaire, exigeant une précision et une capacité de charge maximales. La possibilité de fabriquer ces composants sans usinage, avec des profils complexes et des diamètres variables le long de l'axe longitudinal, offre aux concepteurs de nouvelles possibilités en matière de construction légère et de conception fonctionnelle intégrée.

Le marché de ces composants est considérable. Le marché mondial des vérins hydrauliques représente à lui seul plusieurs milliards d'euros par an, avec une demande croissante alimentée par le développement des énergies renouvelables, les projets d'infrastructure et l'automatisation industrielle. La capacité à produire ces pièces beaucoup plus rapidement, à moindre coût et de manière plus durable confère non seulement aux fabricants un avantage concurrentiel, mais permet également de réduire les coûts tout au long de la chaîne de valeur.

Ceci est particulièrement pertinent dans le contexte de l'électromobilité et des constructions légères. Le formage à froid permet de fabriquer des composants plus légers à résistance égale, ou plus résistants à poids égal. C'est essentiel pour les systèmes de propulsion électrique et les supports de batteries, où chaque kilogramme économisé augmente l'autonomie ou réduit la capacité de la batterie. Le formage à froid permet également l'utilisation de matériaux de base plus économiques, qui acquièrent les propriétés mécaniques nécessaires grâce au procédé de formage.

Défi logistique et complexité opérationnelle

Le transport et l'installation de la machine de 125 tonnes illustrent la complexité des projets industriels de grande envergure. Un poids lourd a acheminé la pièce maîtresse de 100 tonnes de Belgique à Rohrbach en trois nuits, accompagné de six autres camions transportant des composants supplémentaires. Des grues spéciales ont dû soulever la machine par le toit du bâtiment d'usine en construction. Malgré une planification minutieuse, des retards dans l'arrivée des couvreurs, dus aux conditions routières hivernales et aux difficultés de démontage des éléments de toiture fixes, ont entraîné un retard de quatre heures.

Ces difficultés sont symptomatiques des exigences des systèmes de production modernes. La machine elle-même a été fabriquée en Belgique, tandis que le hall de production a été construit en parallèle à Rohrbach – un exemple de division internationale du travail, même dans les projets européens. La coordination de la construction du hall, de la fabrication de la machine, du transport, du montage de la grue et de l'installation finale exige une gestion de projet rigoureuse et l'implication de nombreux spécialistes.

Une fois la machine installée, la phase de mise en service et de démarrage de la production commence. Durant cette phase, les paramètres de processus doivent être optimisés, les outils réglés et les employés formés jusqu'à ce que la production en série soit prête et que les temps de cycle cibles puissent être atteints de manière fiable.

Intégration de la numérisation et de l'industrie 4.0

Les laminoirs modernes sont de plus en plus équipés de fonctionnalités de l'Industrie 4.0. Des capteurs enregistrent les paramètres de processus en temps réel, des systèmes de contrôle auto-apprenants compensent automatiquement les variations liées aux matériaux et les données d'outillage sont lues automatiquement via le code DMC. Cette intégration numérique permet la traçabilité des pièces, la maintenance prédictive et l'optimisation continue des processus.

Le système de contrôle auto-apprenant développé par Baier & Michels constitue un avantage concurrentiel exclusif. Ces systèmes adaptatifs sont essentiels à la rentabilité, car ils réduisent les rebuts, raccourcissent les temps de réglage et optimisent l'utilisation des installations. Dans un secteur où les marges se réduisent sous l'effet de la pression sur les prix, la différence entre 85 et 95 % d'utilisation des installations peut faire la différence entre profit et perte.

La numérisation ouvre également la voie à de nouveaux modèles commerciaux. La maintenance à distance, la maintenance prédictive et le conseil en processus basé sur les données peuvent être proposés comme services complémentaires. La mise en réseau de la machine avec le système de planification de la production permet des ajustements quasi instantanés aux fluctuations des commandes et optimise la gestion de la chaîne d'approvisionnement.

Une entreprise de taille moyenne montre l'exemple : le modèle de compétitivité de l'Allemagne

Le développement de Baier & Michels illustre une voie possible pour l'ingénierie mécanique allemande : le leadership technologique par l'innovation des procédés, le développement durable comme facteur de différenciation et la sécurité stratégique du site grâce à des gains de productivité significatifs. La réussite de cette stratégie repose sur plusieurs facteurs.

Tout d'abord, le cadre politique doit être adéquat. Le coût de l'énergie, les lourdeurs administratives, la pression fiscale et la qualité des infrastructures sont des facteurs déterminants de l'attractivité d'un territoire. La VDMA (Fédération allemande des ingénieurs) appelle, à juste titre, à des réformes fondamentales : amélioration des infrastructures, compétitivité internationale du système fiscal, réduction des obstacles réglementaires et garantie de prix de l'énergie abordables. Sans ces améliorations structurelles, l'excellence technologique des entreprises individuelles ne suffira pas à stabiliser l'ensemble du territoire.

Deuxièmement, le passage à l'échelle supérieure est crucial. La technologie b&m-ECCO TEC doit s'imposer sur le marché et être déployée à grande échelle pour avoir un impact significatif. Cela nécessite des références clients convaincantes, un transfert de technologie et, potentiellement, l'octroi de licences à d'autres fabricants. Le groupe Würth, grâce à son réseau mondial et à sa solidité financière, peut jouer un rôle déterminant dans ce processus.

Troisièmement, il est essentiel de maintenir l'intensité des activités de recherche et développement. Les 28 000 heures de développement consacrées à la machine actuelle témoignent de l'innovation continue nécessaire. Le financement public de la recherche, les collaborations avec les universités et les instituts de recherche, ainsi que la protection de la propriété intellectuelle sont des facteurs clés de succès.

Quatrièmement, la dépendance au marché chinois est incontournable. La Chine est le deuxième marché d'exportation pour l'industrie mécanique allemande et, simultanément, le principal fournisseur de machines de l'Allemagne. Un découplage unilatéral entraînerait des pertes considérables. La stratégie doit donc trouver un équilibre entre la diversification des marchés, le renforcement de la compétitivité en Europe et une coopération ciblée avec la Chine dans les secteurs non stratégiques.

L'installation à Rohrbach de la plus grande machine de laminage à matrice plate au monde est donc bien plus qu'un simple chef-d'œuvre technique. Elle témoigne de la viabilité future de l'Allemagne en tant que site industriel, prouvant que les pays à hauts salaires peuvent rester compétitifs à l'échelle mondiale grâce à l'innovation, au développement durable et à l'excellence technologique. L'avenir nous dira si cet exemple fera jurisprudence ou restera une exception. Une chose est sûre : la course n'est pas perdue, mais l'écart avec la concurrence se réduit à chaque réforme retardée et à chaque investissement manqué.

Konrad Wolfenstein

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