Industrie Fournisseur reconnu du secteur automobile et des véhicules de transport, ZF poursuit le développement et la recherche de nouveaux produits, essieux RL et ponts à plancher bas AV, boîtes de vitesses AS Tronic et EcoLife, etc. Tous ces produits sont issus des travaux des ingénieurs de ses laboratoires et bureaux d’essais. Visite du centre de recherche et de l’usine ZF à Friedrichshafen, en Allemagne.
Qui ne connaît pas ZF? La notoriété de l’équipementier allemand n’est plus à faire dans le monde de l’automobile et des véhicules utilitaires ou de transport, et ce, malgré la culture empreinte d’une grande discrétion de la part de cette société allemande. Un géant, 9e équipementier automobile mondial, avec un chiffre d’affaires de près de 17,5 milliards d’euros (voir encadré).
Ses produits, disséminés et cachés dans les coulisses des autocars et des autobus, ses boîtes de vitesses, ses suspensions ou ponts font souvent partie de la liste des must have à bord, sollicités autant par les conducteurs que par les dirigeants des entreprises de transport de voyageurs. Mais on connaît moins le travail en amont qui a permis d’aboutir au résultat final. Pour cette visite guidée, c’est un Français qui nous accompagnera, Michel Colas, directeur général du centre de recherche de ZF, au siège du groupe à Friedrichshafen, près du lac de Constance dans le sud de l’Allemagne.
À la tête du centre de recherche intégré de ZF, cet ingénieur français est arrivé dans le groupe début 2000 en tant que responsable du développement des capteurs et boîtiers Mécatronic pour les véhicules utilitaires. « Aujourd’hui, 1 200 ingénieurs travaillent uniquement dans la R&D de ZF, ils étaient 600 en 2000 », se félicite Michel Colas. Un travail d’innovation qui prend naissance à l’étage du prédéveloppement, un service divisé par type d’équipements (boîtes de vitesse, suspension, direction) et qui incarne le bouillonnement des projets et des idées. Ici, la centaine d’ingénieurs est invitée à donner libre cours à son imagination sur l’ensemble des sujets, en partant toutefois des demandes remontées du terrain par les clients: confort, réduction de poids, des consommations, des niveaux d’émission et de CO2, etc.
C’est l’antre des produits ZF de demain, un lieu aux accès réglementés où règne le secret industriel. « On peut considérer que 10 % des prototypes créés en prédéveloppement sont repris à l’étape suivante du développement, explique Michel Colas, c’est une phase privilégiée qui a moins de contraintes qu’un projet, réalisé pour le compte d’un client constructeur par exemple, il n’y a pas systématiquement de durée limite pour le prédéveloppement. »
Les développements sont ensuite réalisés dans les étages ou les bâtiments voisins répartis par thématiques. Illustration avec les 350 ingénieurs en charge des boîtiers électroniques, de plus en plus sollicités. « Les boîtiers électroniques placés dans nos boîtes de vitesses sont de plus en plus miniaturisés, et à l’inverse, les parties logicielles occupent une place croissante », détaille Michel Colas.
ZF édite ses propres logiciels, outils devenus stratégiques pour maîtriser la qualité du produit final et apporter plus de finesse dans les fonctions de contrôle, de mesure et de régulation des commandes hydrauliques et électroniques sur la boîte AS Tronic ou EcoLife, de même que sur l’Intarder. Moins de câbles, plus de logiciels, « le risque de panne physique est diminué et on peut ajouter davantage de fonctions dans ces boîtiers qui abritent les circuits de connecteurs et de capteurs de vitesse ».
La résistance et l’endurance de ces équipements sont testées aux bancs d’essais: test des pièces avec vibrations, avec et sans l’application des hautes températures rencontrées dans les conditions réelles, essai mécanique en fatigue jusqu’à rupture d’une denture de la plaque d’embrayage, etc. Les essais passent en phase dynamique, indispensable malgré les évolutions logicielles, « tous les environnements d’essais ne pas reproductibles sur les logiciels ».
La recherche du zéro défaut, notamment pour l’usure et la cassure de pièces mécaniques, commence plus en amont, lors de la phase de sélection des alliages. La qualité est mesurée par microscope à balayage électronique, également utilisé pour l’analyse de cassure d’une pièce: identification de l’alliage et de la surface pour déterminer l’origine de la cassure, due aux vibrations ou aux matériaux.
Échantillons de capteurs en résine, tubes de pressions et connecteurs sont auscultés sous tous les angles aux rayons X, et un appareil scanner permet de reconstituer une pièce en 2D et 3D pour en faciliter la manipulation et l’analyse.
D’autres équipements de pointe sont utilisés en salle acoustique pour mesurer les niveaux sonores des boîtes de vitesse. Réalisés séparément des autres équipements des véhicules, « ces tests permettent d’identifier le bruit produit par nos boîtes et de le différencier après coup de celui produit par d’autres sources, moteurs, ponts, autres que ceux provenant de ZF », explique Michel Colas.
La recherche sur la réduction du bruit fait partie des travaux qui sont menés en permanence. « Le responsable acoustique peut identifier une zone qu’il pense pouvoir être améliorée et travaillera alors avec le responsable de la zone concernée ». Enfin, les bancs d’essais vibrations, menés avec la transmission à plusieurs températures, cherchent à réduire plus encore « l’assemblage de la boîte et la présence d’éventuels bruits parasites sur des éléments constitutifs ».
Chiffre d’affaires (2012): 17,36 Md€
Effectifs: 74 775 personnes
Investissements: 1 192 M€
121 sites de production dans 26 pays dont celui de Bouthéon en France
32 sociétés de service et 650 partenaires après-vente
Géant mondial de l’équipement automobile, ZF affiche un CV qui se distingue d’autres multinationales.
À l’instar d’autres groupes allemands, comme Bosch, ZF est en effet contrôlé par une fondation dont l’actionnaire est la ville de Friedrichshafen. Une particularité qui conduit à une gestion moins financière, plus sociale et plus liée à l’économie réelle: pas de dividendes pour des actionnaires lointains, pas de rentabilité exigée par des fonds d’investissements souvent voraces. Une gestion qui n’empêche pas le succès industriel et commercial au vu des résultats publiés par le groupe, pourtant exposé aux mêmes difficultés économiques des marchés que les autres.
Cet héritage lui vient sans doute du comte Zeppelin.
Créateur à Friedrichshafen d’une usine de fabrication de transmissions pour ses appareils volants, les zeppelins, le comte Zeppelin a rencontré des difficultés commerciales après-guerre.
La population locale l’aida à traverser cette période difficile, et peu de temps avant sa mort, il légua son usine à la ville en remerciement.
À quelques pas du centre de recherche, ingénieurs et clients visiteurs du site peuvent assister à l’étape qui suit les développements: la fabrication de série. Friedrichshafen est l’un des sites de production de ZF en charge du montage de plusieurs boîtes de vitesse, dont les AS Tronic, Ecomat et EcoLife.
Au total, 127 000 boîtes sont produites chaque année, dont 75 000 AS Tronic et 23 500 Ecomat EcoLife.
Le rythme de production de cette usine de 42 000 m2, inaugurée en 1980, est ajusté selon un planning courte durée, « c’est l’ère du just in time », commente un porte-parole du fabricant. En clair, chaque transmission étant créée sur mesure pour le client, la production pour les constructeurs de véhicules est faite juste à temps et il n’y a pas de stockage de pièces déjà montées. Aujourd’hui, 360 AS Tronic sortent de l’usine chaque jour, soit une toutes les 2,5 minutes. Et pour assembler les 340 pièces qui composent une AS Tronic et les 750 éléments d’une EcoLife, les lignes de montage ne laissent place à aucun hasard, aucun risque, aucune confusion.
« Les réglages des boîtes de vitesses sont choisis par les constructeurs »
Des minitrains fournissent les pièces sur la ligne de montage, elles sont ensuite réparties par références uniques dans des boîtes dédiées. Chaque opérateur, concentré sur sa tâche et selon sa position sur la ligne, dispose d’un écran qui lui indique la séquence des actions à réaliser dans l’ordre pour tenir le temps de production attendu: 7,2 minutes. La boîte de vitesse en cours de constitution, suspendue à une chaîne, passe d’un opérateur à l’autre. Dès le départ, chacune d’entre elles est identifiée par un code-barres unique qui joue le rôle de carte d’identité de la boîte de vitesses (client, spécifications, réglages, etc.). Ces données seront chargées dans le boîtier électronique l’AS Tronic ou de l’EcoLife. « Chaque configuration de boîte est différente, nous fournissons un produit, mais chaque boîte de vitesses est définie par le constructeur, sur un équilibre entre confort et consommation, selon le véhicule, selon les ponts », rappelle Jérôme Lochard, ingénieur développement et application chez ZF. Enfin, une fois paramétrée, chaque boîte subit un banc d’essai de 12 minutes.