Du verre en fusion à une qualité constante : un formage stable grâce à un vide contrôlé avec précision

Lorsqu’une goutte de verre incandescente pénètre dans le moule de la verrerie de Neuenhagen, un procédé bref et très dynamique s’enclenche. C’est à ce moment-là que se joue la conformité de la précision dimensionnelle, de la répartition de l’épaisseur des parois et de la qualité de surface aux exigences industrielles. Le matériau doit être façonné avec précision et stabilisé en quelques secondes. Un niveau de vide ajusté avec précision soutient et influence activement le procédé de formage.

Le site appartient au Groupe Ardagh, actif à l'échelle internationale, l'un des principaux fournisseurs mondiaux de solutions d'emballage, spécialisé dans la fabrication de récipients en verre. Les exigences en matière de sécurité et de répétabilité du procédé de formage sont donc très élevées.

Le procédé de formage se caractérise par des géométries changeantes, des exigences produit variées et des contraintes thermiques et temporelles variables. Le vide n’est pas seulement une variable d’alimentation, mais plutôt un paramètre de contrôle pertinent pour le procédé. Le niveau de vide doit être adapté avec précision aux conditions spécifiques du procédé.

L’alimentation en vide a donc été dimensionnée en collaboration avec Busch Solutions de Vide conformément aux exigences spécifiques au formage du verre.

Conditions de vide reproductibles dans le procédé de formage

Au cours du procédé de formage, le vide est utilisé pour contrôler la désaération des chambres de moulage, en association avec la surpression interne. Ensemble, ces deux variables définissent les conditions nécessaires à une répartition homogène du matériau et à une formation stable du récipient. Afin de garantir la répétabilité de ce procédé, le niveau de vide doit être maintenu dans des tolérances strictes et synchronisé avec précision avec les différentes étapes du procédé.

Dans les machines modernes à sections individuelles (machines IS), le débit volumétrique maximal de la pompe à vide n’est pas déterminant. Le facteur décisif réside plutôt dans la capacité de l’ensemble du système à fournir rapidement le niveau de vide requis dans des conditions de charge variables. Les modifications de la géométrie du récipient, du poids de la goutte de verre ou de l’état thermique du verre entraînent des variations de la charge gazeuse. Il en résulte une demande de vide dynamique qui doit être compensée en continu.

Dans la configuration précédente, l’alimentation en vide était assurée par des pompes à vide à palettes rotatives lubrifiées à l’huile. Le niveau de vide ne pouvait être ajusté qu’en activant ou désactivant complètement les différents étages de pompage. Ce mode de fonctionnement ne permettait pas d’adapter précisément le niveau de vide aux exigences réelles du procédé. Cette configuration ne correspondait donc plus aux standards d’une alimentation en vide moderne et régulée. Les changements dans le procédé, tels que les changements de produit ou la modification des temps de cycle, entraînaient des écarts par rapport aux conditions de fonctionnement initiales. En conséquence, le niveau de vide requis n’était pas disponible au moment opportun et se situait temporairement au-dessus ou en dessous du point de consigne.

Le formage stable du verre nécessite donc un système de vide capable de détecter en continu les variations dynamiques de charge et de les compenser à l’aide d’une technologie de contrôle. Cela réduit les temps de réponse et évite les dépassements importants du niveau de vide.

La solution : le vide comme variable de procédé contrôlée

En collaboration avec Ardagh, un nouveau concept de vide basé sur la technologie de vide à vis et utilisant des pompes à vide COBRA NC a été mis en œuvre. La technologie à vis sèche et sans contact fonctionne sans liquide de fonctionnement dans la chambre de compression et est conçue pour un fonctionnement industriel en continu.

L’accompagnement de Busch dans ce projet est allé bien au-delà de la fourniture des composants. Les exigences du procédé de formage du verre ont permis de définir une stratégie de régulation adaptée à la génération de vide. Les pompes à vide utilisées sont équipées de convertisseurs de fréquence qui permettent un réglage continu de la vitesse de rotation du moteur.

Au lieu d’un fonctionnement constant, le débit volumétrique des pompes est adapté aux conditions de procédé respectives selon les besoins. Les pompes fonctionnent principalement en charge partielle et ne passent à une puissance plus élevée qu’en cas de nécessité. Associé au principe de pompage à sec, ce mode de fonctionnement réduit les contraintes mécaniques. De plus, l’usure et la charge thermique du système sont considérablement réduites.

Le vide n’est donc plus considéré comme une variable d’alimentation statique, mais est utilisé de manière ciblée comme une variable de procédé régulée activement pour répondre aux exigences du procédé. Une mesure de pression intégrée surveille en permanence le niveau de vide, tandis que les circuits de régulation le maintiennent stable en ajustant la vitesse de rotation du moteur. De cette manière, le niveau de vide reste constant même lorsque les conditions de fonctionnement changent.

Résultats en cours de fonctionnement

Grâce au nouveau concept de vide, les conditions de vide dans le procédé de formage peuvent être réglées et maintenues de manière fiable tout au long du cycle. Cela permet d’obtenir des épaisseurs de paroi plus homogènes, de réduire les écarts affectant la qualité et de minimiser les réajustements en cours de fonctionnement.

La consommation d’énergie est sensiblement réduite, car les pompes à vide ne fonctionnent plus en continu à pleine puissance. Parallèlement, le fonctionnement en charge partielle réduit les contraintes mécaniques, diminue l’usure et prolonge les intervalles de maintenance.

« La nouvelle solution de vide a considérablement amélioré la stabilité de notre procédé », déclare Guido Reichelt, chef d’équipe électricien chez Ardagh Neuenhagen. « Avec l’ancienne technologie, le système subissait des fluctuations de pression ; désormais, le niveau de vide reste constant. Cela garantit des conditions de formage homogènes et nous permet de réduire considérablement la consommation d’énergie, le bruit, la charge thermique ainsi que les besoins de maintenance. »

Ces effets ont un impact positif direct sur la disponibilité de l’installation, la planification opérationnelle et la sécurité.

Un concept transposable aux procédés de formage exigeants

Le concept de vide mis en œuvre chez Ardagh présente une conception modulaire. Il est spécialement conçu pour les environnements de production industrielle soumis à des exigences de qualité élevées.
Il est particulièrement adapté aux procédés dans lesquels les besoins en vide varient en permanence en raison de géométries de produits changeantes ou de conditions de fonctionnement dynamiques.

En associant une technologie de vide robuste à une connaissance approfondie des procédés, Busch aide les fabricants à faire du vide une variable de procédé stable et maîtrisable. Il en résulte des procédés reproductibles, une utilisation plus efficace de l’énergie et une plus grande sécurité de fonctionnement.

Ce projet montre comment un vide contrôlé avec précision contribue directement à la sécurité des procédés et à la qualité des produits – partout où le vide influence le formage et la fabrication des produits.