Économies d'énergie pour la génération de vide dans un système de serrage de feuilles de tôle d'aluminium

La production de composants aéronautiques haute-précision, fabriqués en métal léger, fait partie des domaines d'activité du Groupe A&T. L'entreprise traite des feuilles de tôle d'aluminium de 0,3 à 8 millimètres d'épaisseur et jusqu'à sept mètres de long.

Lors du fraisage des feuilles de tôle sur deux fraiseuses à 5 axes, des ventouses à vide maintiennent les feuilles de tôle pré-façonnées sur les tables de travail. Un système de vide de Busch Solutions de Vide composé de trois pompes à vide à palettes lubrifiées R5 génère le vide nécessaire aux deux fraiseuses.

Grâce à la conception et au contrôle par pression du système de vide, celui-ci offre une efficacité énergétique élevée et assure un maintien fiable des feuilles de tôle d'aluminium pendant le fraisage de contours.

À propos du Groupe A&T

Créé en 2007, le Groupe A&T propose divers produits et services, grâce au réseau de ses propres entreprises. En plus des composants aéronautiques fabriqués en métal léger, A&T produit en série des profilés décoratifs de formes diverses destinés aux intérieurs des avions. A&T produit également des pièces semi-finies personnalisées en fibre de verre et en carbone destinées à la fabrication de lames de rotors pour éoliennes. L'entreprise opère également dans le secteur de la logistique sur plusieurs sites en Allemagne.

A&T Manufacturing, implanté sur le site du siège social à Nordenham, est spécialisé dans le traitement de l'aluminium pour la construction aéronautique ; il fabrique également des composants structurés complexes pour l'industrie de l'aviation civile, conformément aux normes de qualité et de précision les plus poussées.

Serrage de feuilles de tôle d'aluminium

Ce sont des feuilles de tôles d'aluminium, des alliages d'aluminium ou de titane qui sont utilisés. Les feuilles de tôle de métal sont fraisées sur les tables des machines-outils grâce à des fraiseuses à 3 axes. Chaque machine peut fraiser des feuilles de tôles avec des dimensions jusqu'à 2,8 mètres de large et 10 mètres de long. Le vide permet de maintenir les feuilles de tôle. Celles-ci sont maintenues fixement et de manière sécurisée par aspiration à travers des orifices présents dans les tables des machines-outils. Le vide est généré par deux pompes à vide à becs MINK de Busch. Ces pompes à vide sèches (sans fluide de fonctionnement) sont équipées d'un contrôle de régulation de vitesse et de pression.

D'un point de vue technique, il est plus difficile, par exemple, de fraiser des contours de feuilles de tôles de métal qui ont été enroulées ou dévidées et embouties pour correspondre au rayon du fuselage d'un aéronef. Comme elles ne peuvent pas être parfaitement posées à plat sur la table de la machine-outil, des ventouses à vide de hauteur réglable sont utilisées. Elles sont fixées de manière précise aux emplacements spécifiés sur la table de la machine-outil et réglées à la hauteur de la pièce en feuille de tôle emboutie.

Notre solution

Le rôle du système de vide de Busch (fig. 2) est de maintenir de manière précise le niveau de vide pré-configuré. Ce niveau de vide est programmé de manière à ce que, d'une part, il soit suffisamment élevé pour maintenir de manière sécurisée la feuille de tôle pendant le fraisage et d'autre part, que ce niveau de vide ne soit pas trop poussé pour éviter que les feuilles de tôle se voilent ou se plient.

Chacune des deux machines-outils était auparavant équipée d'une pompe à vide rotative à palettes obsolète, qui fonctionnait en continu pendant tout le temps de fonctionnement. En fonctionnement en trois-huit et à raison de cinq jours par semaine, les deux moteurs de 7,5 kilowatts représentaient une consommation de 85 000 kilowattheures par an.

Pour Leenert Folkens, responsable de production, ceci a été une raison suffisante pour rechercher une autre alimentation en vide offrant une meilleure efficacité énergétique. Suite à de bonnes expériences avec des pompes à vide Busch sur d'autres faiseuses, il a consulté un expert en vide de Busch. Le choix s'est porté sur un système de vide composé de trois pompes à vide à palettes lubrifiées R5.

En amont de ce système se trouve un réservoir tampon d'une capacité de 1 000 litres. Ceci signifie que les deux fraiseuses sont alimentées en vide, en fonction de la pression. L'unité de contrôle a été conçue de manière à ce que le niveau de vide pré-configuré soit maintenu en permanence dans le réservoir tampon.

Lorsque le système démarre, seule la première pompe à vide se met en marche. Si cette pompe à vide n'a pas permis d'atteindre le niveau de vide au bout de 60 secondes, la deuxième pompe à vide s'enclenche. Si le niveau de vide désiré n'est toujours pas atteint au bout de 60 secondes supplémentaires, la troisième pompe à vide est automatiquement enclenchée.

L'unité de commande est paramétrée de sorte que l'ordre des pompes à vide change tous les deux jours. Ceci garantit que les trois pompes à vide ont les mêmes temps de fonctionnement. Ceci est important, explique Leenert Folkens, parce qu'en général seule une pompe à vide fonctionne, car sa performance est suffisante pour les deux fraiseuses. Deux, voire les trois pompes à vide sont utilisées uniquement si, par hasard, les deux fraiseuses sont démarrées en même temps après un changement d'opération.

Grâce à l'unité de contrôle, il est donc possible d'adapter la performance du système de vide à la demande réelle. Chacune des trois pompes à vide a une vitesse de pompage de 300 mètres cubes par heure. La vitesse de pompage maximum est donc de 900 mètres cubes par heure.

Dans la pratique quotidienne, une des trois pompes à vide à palettes lubrifiées R5 fonctionne toutes les 5,5 minutes pendant environ 30 secondes. Ceci est en général suffisant pour maintenir le niveau de vide désiré dans le réservoir de vide ou pour assurer un vide suffisant au niveau des ventouses à vide sur les deux fraiseuses. Ceci donne un temps de fonctionnement d'environ cinq minutes par heure pour chaque pompe à vide. Si, en prenant en compte la mise en marche et un temps de fonctionnement associé plus long (au lieu de cinq minutes, on estime à 10 minutes par heure le temps de fonctionnement moyen), ceci débouche sur une consommation électrique annuelle de 7 100 kilowattheures. Par rapport à la consommation électrique antérieure de 85 000 kilowattheures, ceci représente une économie d'énergie annuelle de 77 900 kilowattheures, soit plus de 90 pour cent.

Avantages pour le Groupe A&T

En prenant la décision d'installer un système de vide centralisé, Leenert Folkens a parfaitement atteint son objectif d'économie d'énergie. Il dispose maintenant également d'une alimentation en vide redondante qui lui garantit que les pinces de serrage des fraiseuses ne sont pas impactées en cas de panne de l'une des pompes à vide. La maintenance des pompes à vide peut maintenant également être effectuée sur les fraiseuses sans avoir à interrompre la production. En plus de faire de substantielles économies d'énergie, il a également trouvé une solution fonctionnelle extrêmement fiable.