Une meilleure rentabilité grâce à la technologie de vide appropriée

Choisir la technologie de vide adaptée permet de réaliser des économies considérables dans de nombreux secteurs, tels que la transformation des matières plastiques. L’entreprise Röchling Automotive Germany SE & Co. KG a réalisé une étude critique de l’alimentation en vide utilisée dans son usine de Wolfsbourg pour le maintien de pièces sur des systèmes de stratification. Elle a collaboré avec Dr.-Ing. K. Busch GmbH afin de trouver une solution permettant de réaliser des économies susceptibles de dépasser de plus de dix fois le coût d’investissement.
Fig. 1 : Système de stratification avec quatre supports de moule dans la production de pièces pour panneaux de porte intérieurs destinés à l'industrie automobile. Les pièces moulées, en fibres de polypropylène naturelles, sont maintenues en place par une aspiration sur le dessus, tandis que les revêtements en tissu sont placés sur le dessous, enduits d'une couche de mousse et d'adhésif

Le vide est utilisé de façon différente dans la transformation et le traitement des matières plastiques. Souvent, il peut s'avérer particulièrement intéressant pour une entreprise d'étudier en détail ses processus et la technologie de vide utilisée. Dans de nombreux cas, ces deux facteurs peuvent être optimisés en termes d'efficacité économique et de fiabilité de fonctionnement. Karsten Pavenstädt, Responsable de la maintenance et des réparations à l'usine de Wolfsbourg, souhaitait optimiser l'alimentation en vide existante de deux systèmes de stratification. Et en mettant en place une solution simple, il est parvenu à réduire considérablement les coûts.

Cette usine de Röchling produit des panneaux de porte intérieurs pour les voitures. Deux systèmes de stratification appliquent une surface décorative sur les pièces de renfort. Pour ce faire, les pièces de renfort préfabriquées sont placées par le bas dans les supports des systèmes de stratification et maintenus en place par du vide (Fig. 1). Le revêtement, qu'il s'agisse de tissu ou d'une imitation de cuir, est placé dans les contre-moules. À ce stade, une couche de mousse et d'adhésif a déjà été appliquée sur les moules de décoration. Les pièces sont chauffées dans les systèmes de stratification, puis pressées l'une contre l'autre pendant quelques secondes, de sorte que la pièce moulée et le revêtement soient collés ensemble par l'adhésif. Toutes les pièces recouvertes de tissu ou de cuir sont produites de cette manière sur les deux systèmes de stratification, avant d'être intégrées aux panneaux de porte.

Auparavant, des éjecteurs étaient utilisés pour produire le vide nécessaire. Cette méthode présentait deux inconvénients majeurs :

  1. Parfois, il n'était pas possible de produire un vide suffisamment puissant pour maintenir les pièces correctement en place. Les pièces moulées en fibres naturelles sont, à divers degrés, perméables à l'air et dimensionnellement instables. Elles ne pouvaient pas être correctement aspirées dans le support du moule en raison du vide insuffisant, et n'étaient donc pas planes. Résultat, l'air s'échappant des éjecteurs était également aspirée, ce qui surchargeait encore davantage les éjecteurs.  En pratique, cela signifie que des pièces moulées légèrement déformées ne pouvaient pas être maintenues en place et donc, être stratifiées. Ces pièces représentaient des déchets.
  2. Les quatre éjecteurs nécessitaient chacun une quantité excessive d'air comprimé pour être alimentés, ce qui impliquait l'utilisation d'un surpresseur de réserve. Malgré cela, le système d'alimentation en air comprimé continuait à tomber en panne. La consommation quotidienne d'air comprimé pour deux équipes était de 1 280 m³ en moyenne. Avec 230 journées de production par an et un coût de 16 € pour 1 000 m³ d'air comprimé, les coûts d'air comprimé associés au fonctionnement des éjecteurs s'élevaient à près de 4 700 €/an.
     

Avant de décider d'acheter un surpresseur supplémentaire, Karsten Pavenstädt a contacté Dr.-Ing. K. Busch GmbH et convenu d'une consultation avec l'un des spécialistes du vide de la société. Ils ont étudié ensemble tous les paramètres existants et élaboré une solution adaptée. Busch recommandait l'utilisation d'une pompe à becs Mink MV à variateur de fréquence pour alimenter les deux systèmes de stratification avec le vide nécessaire. Au départ, Karsten Pavenstädt doutait que ce type de pompe à vide, fonctionnant avec un moteur de 2,1 kW, puisse remplacer les huit éjecteurs sur chaque système de stratification.


Fig. 2: Simplex VO 0080 : système de vide composé d'une pompe à becs Mink MV avec variateur de fréquence et d'une cuve de vide.

Finalement, un système de vide Simplex VO (Fig. 2) a été installé début 2017. Ce système se compose principalement d'une pompe à becs Mink MV, montée sur une cuve de vide. Grâce au moteur à vitesse variable de cette pompe à vide et à l'interrupteur de pression sur la cuve de vide, la pompe Mink MV est entièrement autonome et maintient le vide à l'intérieur de la cuve à un niveau constant. La pompe à vide est placée directement entre les deux systèmes de stratification et reliée par des flexibles aux quatre supports de moule de chaque machine. Directement en face des supports de moule, les vannes situées dans les raccords de flexible s'ouvrent dès qu'une pièce moulée est placée sur le support. La capacité d'aspiration de la pompe à becs Mink MV est telle que la pièce moulée est fermement aspirée sur le support et maintenue en place. La cuve de vide intermédiaire garantit la production immédiate du niveau de vide requis, ce qui accélère considérablement le processus. Une fois les pièces pressées l'une contre l'autre et collées, les vannes se referment et les pièces stratifiées peuvent être retirées à la main. 

Les économies d'énergie calculées entre les éjecteurs fonctionnant à l'air comprimé et la pompe à becs Mink sont encore plus élevées en pratique. En effet, la capacité d'aspiration nécessaire est moins importante grâce au maintien en place rapide des pièces et à leur positionnement parfait dans le support du moule. Le système de commande à la demande intégrée permet de réduire instantanément la puissance pour n'utiliser, en moyenne, que 20 % de la pleine puissance. Cela représente des coûts énergétiques annuels de 200 €, soit 4 500 € d'économies d'énergie par rapport aux éjecteurs précédemment utilisés.

Il a également été possible de réduire quasiment entièrement les pertes : en effet, toutes les pièces peuvent être maintenues en place et les performances en vide sur les deux machines de stratification ont toujours le niveau de vide précisément requis, même lorsque les pièces à maintenir en place sont déformées ou particulièrement perméables à l'air. 

Le vide constant, toujours présent, permet également de réaliser des économies maximales. Les employés peuvent maintenant placer les pièces à stratifier dans la machine deux par deux, et ces dernières sont immédiatement maintenues en place, ce qui augmente les quantités produites.

Le Responsable de la maintenance et des réparations, Karsten Pavenstädt, est très satisfait de cette solution mise en œuvre en collaboration avec Dr.-Ing. K. Busch GmbH. Outre les économies réalisées, il dispose maintenant d'une alimentation en vide sûre et moderne, avec une maintenance réduite et fonctionnant sans liquide d'opération. Les émissions sonores engendrées par les éjecteurs directement au niveau des systèmes de stratification ont également été supprimées. Comme la technologie de vide à becs Mink est nettement plus silencieuse que les éjecteurs, le bruit indésirable généré au niveau des postes de travail a été considérablement réduit. De plus, l'alimentation en air comprimé de l'usine étant maintenant suffisante, il s'avère désormais inutile d'investir dans un surpresseur supplémentaire.


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