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Vers la biénergie

N. A.
Vers la biénergie

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Les composants mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques sont désormais systématiquement associés à des solutions électriques. Ils sont ainsi plus faciles et plus rapides à mettre en oeuvre.

mation & Control, Jean-Michel Tasse, directeur général de Festo France, déclarait : « Dans le domaine de la manipulation, on constate l'orientation résolument biénergie prise par les systèmes qui associent la pneumatique et l'électrique. »

Force est de constater que la plupart des majors de l'automation partagent le point de vue du spécialiste du pneumatique. Ils se sont en effet engagés sur cette voie et, de fait, les premières offres arrivent sur le marché.

Combiner le meilleur des deux mondes

Festo propose ainsi de combiner son axe de manipulation électrique HME à son alter ego pneumatique HMP. Le prototype de la version réellement hybride est en test chez l'allemand Merklinger. L'axe linéaire intègre un moteur linéaire et un vérin pneumatique. L'encombrement est le même que celui de l'axe HME classique, car un espace libre avait déjà été prévu. « Ce système sera probablement disponible sur le marché d'ici à deux ans. Il reste à s'assurer de la facilité d'utilisation », explique Nikola Vujic, chef de produits de Festo France. L'application typique de ces systèmes hybrides est le déplacement vertical de la charge. L'entraînement électrique peut en effet être limité par des problèmes thermiques lors des phases de poussée en force d'où l'intérêt de mélanger l'électrique à l'énergie pneumatique pour assurer le maintien de la charge et conserver la précision.

Par ailleurs, l'allemand Schunk a commercialisé, à la fin de l'été dernier, une unité de rotation, la SRU-MD, qui combine les actions d'un moteur électrique et de vérins pneumatiques. Ces derniers assurent les phases d'accélération et de décélération un peu à la manière d'un turbocompresseur, laissant au moteur électrique le soin des démarrages rapides et des positionnements précis de fin de courses. Moyennant quoi, on se passe des traditionnels amortisseurs hydrauliques.

On l'aura compris, l'objectif est de combiner le meilleur des deux mondes, d'utiliser au mieux les technologies pour répondre aux besoins et gagner en flexibilité. C'est cette dernière attente qui a poussé les composants électriques sur le devant de la scène depuis quelques années.

L'électrique s'est en effet amélioré tant sur le plan des performances que des coûts. Les composants électriques offrent désormais des plages de performances complémentaires à celles des composants pneumatiques. « Notre sentiment est que les marchés se mélangent de plus en plus », témoigne Pascal Laurin, responsable marketing et techniques produits de l'offre pneumatique de Bosch Rexroth France. Le géant allemand propose toute une gamme de systèmes tels que la plate-forme de manipulation CamoLINE ou encore les îlots de distribution LP04 et LS04 lancés au printemps dernier, associant de façon optimum les deux technologies (conception, encombrement et intégration).

Le géant suédois SKF n'est pas en reste. Il parle, lui, de transfert du "fly-by-wire" en usage depuis de nombreuses années pour les commandes de vol des avions et en passe de l'être dans l'automobile. « Cela fait environ deux ans - et on n'en est qu'au début - que les solutions électromécaniques investissent l'industrie pour des fonctions telles que le positionnement et la manipulation », explique Jean-Marc Nivol, directeur du marketing de SKF France.

Le numérique pour les solutions hydrauliques

Dans les presses d'injection, le vérin hydraulique est, bien souvent, remplacé par une solution électromécanique basée autour de la vis à rouleaux. La productivité dégagée par la précision d'injection a permis, par exemple, de supprimer les étapes de découpe et d'ébavurage lors de la fabrication de cartes type cartes de crédit. « Si les solutions électromécaniques sont plus chères à l'achat, la différence peut être vite rattrapée par les gains de productivité », complète le directeur marketing.

Néanmoins, tout le monde s'entend pour dire que les solutions électriques ne sont pas toujours plus appropriées que leurs équivalentes hydrauliques. Cette dernière technologie a su bénéficier du numérique. « La simulation numérique, tant au niveau de la conception que de la programmation, a permis des gains très significatifs dans la mise en oeuvre des solutions hydrauliques », souligne Pierre Audinet, responsable marketing et techniques produits de la gamme hydraulique chez Bosch Rexroth. « Néanmoins, ce qui a le plus évolué est avant tout la manière dont les composants sont pilotés. »

Reste que la vraie révolution des composants d'automatisme, et qui perdure, c'est la mécatronique ou l'intégration de composants électroniques dans des composants mécaniques.

Des attentes en matière de sécurité

À l'instar du constructeur de roulements français SNR, pionnier en la matière, Bosch Rexroth et SKF ont récemment mis en place une cellule ou un centre d'excellence dédié à la mécatronique. « Notre objectif est de faire travailler, dès le départ de la conception d'un produit, le pneumaticien avec l'électronicien, note Pascal Laurin de Bosch Rexroth. C'est un véritable changement d'approche en matière de conception et de suivi de projet. »

L'intégration d'électronique est principalement motivée par les attentes des clients concernant la maintenance

et la sécurité. Cela se traduit par l'ajout de fonctions qui facilitent et simplifient l'entretien, d'outils d'aide au diagnostic plus rapides et plus poussés.

« Nous intégrons, au niveau des commandes numériques et dans la motorisation, des fonctions de sécurité de catégorie 3 (selon la norme européenne) pour permettre de travailler sur la machine "portes ouvertes", explique Bernard Giraud, directeur de la division entraînements et commandes électriques de Bosch Rexroth. Il s'agit là d'assurer malgré tout la sécurité de techniciens qui réalisent des opérations de mise au point sur une machine en fonctionnement, une approche très demandée notamment dans la fabrication d'automobiles. »

Outre l'éternelle augmentation de cadence, de performances et autre durée de vie, les évolutions technologiques sont tirées par des attentes de facilité et de compacité. « On nous demande des composants de plus en plus petits, voire miniaturisés, pour gagner de la place dans les machines et donc dans les ateliers. Et cela à performance égale si ce n'est supérieure bien sûr », explique Jean-Marc Nivol de SKF.

S'il y a bien une évolution commune à tous les composants, toutes technologies confondues, c'est l'augmentation du rapport puissance/ poids. « Pour gagner encore en poids, on observe en ce moment une mutation de l'aluminium vers le plastique (ABS) », complète Pascal Laurin de Bosch Rexroth.

EN DÉVELOPPEMENT

- Actionneurs électropneumatiques "universels", c'est-à-dire pouvant travailler indifféremment en mode pneumatique ou électrique. - La combinaison d'actionneurs piézo-électriques avec des entraînements linéaires pour assurer un ajustement de la position au micron près.

L'AVIS DE L'EXPERT

Dans le choix d'une technologie, il est important de prendre en compte, outre les aspects performance et économie, la culture de l'entreprise et la formation de son personnel. "

CHEZ BILLION UNE SOLUTION HYBRIDE

- La rotation de la vis sans fin qui achemine la matière (phase de dosage/chauffage) est le mouvement le plus énergivore sur une presse à injection plastique. Elle consomme 50 à 75 % de l'énergie totale utilisée (hors chauffage) par l'ensemble des mouvements réalisés ! Afin de réduire cette consommation d'énergie, le fabricant de presses Billion a décidé de remplacer la traditionnelle solution hydraulique par un moteur High Torque à entraînement direct de chez Baumüller piloté par un variateur de fréquence pour réaliser ce mouvement. Cette conception hybride, offre un gain de puissance active consommée qui peut aller jusqu'à 40 % par rapport aux presses entièrement hydrauliques. Une intégration de série sur les presses « Les économies d'énergie sont en fait très liées à la matière travaillée et à la cadence. Pour des temps de cycle inférieurs à 8 secondes, ce qui se fait dans le packaging, les gains atteignent 18 à 40 %. Plus le temps de cycle s'allonge moins les gains sont importants. Ainsi, pour des pièces techniques en ABS ou en polycarbonate, par exemple, ils ne sont que de 12 à 20 % », précise Daniel Bejannin, responsable du bureau d'études de Billion, qui conclut : « Aucune solution n'est parfaite, c'est un équilibre économique à trouver ! » Intégrée de série sur les presses Chronoma, cette solution hybride peut être complétée par un variateur de fréquence qui adapte le régime du moteur de la centrale hydraulique en fonction de la charge (offre Olectra).

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