La puissance électrique : Comment le vide devient mobile

Les responsables de production sont confrontés à un double défi : ils souhaitent que leurs usines soient à la fois flexibles et économes en énergie. Pour y parvenir, ils conçoivent des cellules de production modulaires, s'appuient sur des robots mobiles autonomes (AMR) et étudient des concepts permettant de réduire la consommation d'air comprimé. Dans le même temps, ils se heurtent à une infrastructure déjà en place. Les conduites d'air comprimé sont fixes et parcourent tout le hall. Chaque nouveau système nécessite des raccords, et chaque modification de l'agencement entraîne un surcroît de travail.

La technologie du vide joue une fonction centrale dans cet environnement. Elle permet de saisir, de maintenir et de déplacer des pièces dans la fabrication électronique, les procédés logistiques et l'industrie automobile. Traditionnellement, les éjecteurs génèrent le vide avec de l'air comprimé. Cette technologie est bien établie et continue de former l'épine dorsale de nombreux systèmes. Cependant, les nouveaux concepts de production exigent des systèmes supplémentaires.

La robotique mobile, en particulier, exige des solutions flexible. Les robots mobiles autonomes (AMR) et les véhicules à guidage automatique (AGV) se déplacent librement dans l'usine. Ils ne peuvent pas transporter de connexions médiatiques stationnaires. Les robots collaboratifs (cobots) suivent également un principe différent de celui des robots industriels classiques. Ils sont légers, flexible d'utilisation et changent de lieu de travail. Cependant, les atouts de l'air comprimé externe se situent ailleurs. Michael Pojtinger, responsable du développement commercial de l'automatisation procédé par le vide (composants) chez Schmalz à Glatten, le dit sans détour : "L'usine devient modulaire, mais l'air comprimé est fait pour les installations fixes."

C'est là qu'interviennent les générateurs de vide électriques. Ils fonctionnent sans air comprimé central ; un raccord d'air comprimé suffit. Un moteur électrique intégré actionne une pompe ou une turbine. Le système génère le vide requis directement sur le lieu d'utilisation. L'énergie provient du réseau électrique ou de la batterie du robot. Le vide est créé directement au niveau des effecteurs de fin de bras (EOAT). L'unité de préhension est donc un système autosuffisant qui fonctionne indépendamment des points de connexion fixes.

Cela ouvre de nouvelles possibilités pour les applications AMR et AGV. Les robots se déplacent dans la production sans raccords de tuyaux et n'ont pas besoin d'une connexion fixe aux médias. Cette approche a également un impact sur les cobots. Comme ils travaillent souvent dans des environnements changeants, chaque interface économisée compte. Les générateurs de vide électriques ne nécessitent pas de traitement de l'air externe, ce qui simplifie l'intégration et la mise en service.

De plus en plus d'entreprises se posent une question fondamentale : Où l'air comprimé n'est-il plus absolument nécessaire ? Dans certains secteurs de production, voire parfois dans l'ensemble de l'usine, elles examinent des concepts qui permettent de se passer délibérément de ce fluide - afin d'utiliser l'énergie de manière encore plus efficace, de baisser les coûts et d'atteindre les objectifs de durabilité.

Les générateurs de vide électriques jouent un rôle clé dans ce type de scénarios. Ils génèrent le vide requis directement au point d'utilisation et ne nécessitent pas d'infrastructure centrale d'air comprimé. "La manipulation reste puissante et fiable, même sans réseau de tuyaux", résume Michael Pojtinger. La planification de l'usine présente également des avantages, car les cellules de production peuvent être facilement conservées sans qu'il soit nécessaire de réinstaller les tuyaux d'air comprimé. L'électricité est généralement livrable partout. Cela réduit les efforts de planification et les temps d'arrêt lors des transformations.

"Selon l'application et le cas de charge, les générateurs de vide électriques permettent d'économiser jusqu'à 95 % d'énergie par rapport aux éjecteurs fonctionnant à l'air comprimé", souligne Michael Pojtinger. "Les économies réelles dépendent de la cadence, du profilé de charge et du temps de fonctionnement." Le contexte technique : L'air comprimé est généré au centre, traité et distribué par des tuyaux. Chacune de ces étapes entraîne des pertes. Les systèmes électriques convertissent efficacement l'électricité en vide directement au point d'utilisation. Les utilisateurs peuvent ainsi réduire leurs coûts d'exploitation tout en soulageant l'infrastructure centrale. Les générateurs de vide électriques réduisent les émissions de CO₂ et donc l'empreinte carbone du produit (PCF), à condition que le mix électrique le permette.

Schmalz développe des générateurs de vide électriques dans le cadre d'une architecture de système modulaire. Le portefeuille s'étend des pompes à vide compactes pour les cobots et les applications en bout de bras aux pompes électriques et turbines à vide hautes performances pour les procédés stationnaires. L'entreprise couvre ainsi une large surface de performance et propose des composants pour l'ensemble de la chaîne du vide, des ventouses à la technologie des capteurs.

Les générateurs de vide électriques enregistrent les états du procédé et les rendent livrables sous forme numérique. Ils s'intègrent dans des environnements de production en réseau via IO-Link. Les utilisateurs peuvent conserver le contrôle du procédé et ajuster facilement les paramètres. "Le composant pour le vide devient un dispositif de terrain qui fournit des données. Cela crée la base d'une surveillance d'état et d'un entretien basé sur l'état", explique Michael Pojtinger.

L'automatisation repose sur des compositions dynamiques, en réseau et modulaires. La génération électrique du vide s'inscrit dans ce contexte. Schmalz a établi des solutions correspondantes sur le marché et développe constamment son portefeuille en fonction des exigences croissantes.

Les composants vide indépendants de l'infrastructure ne remplacent pas tous les systèmes pneumatiques existants. Ils élargissent le spectre. Là où l'air comprimé devient une limitation, ils ouvrent de nouveaux degrés de liberté. "Les responsables de la production peuvent conserver cette option supplémentaire pour orienter de manière cohérente l'automatisation vers la mobilité, la flexibilité et la transparence numérique", explique Michael Pojtinger.

Bizerba, spécialiste des balances et des systèmes d'emballage, a mis en place une solution de préparation de commandes intelligente pour un transformateur alimentaire espagnol, équipée d'un système de génération de vide entièrement électrique intégré directement au bras du robot. Dans cette application, deux cobots équipés de préhenseurs Schmalz préparent des paquets de viande emballés dans du papier aluminium et les placent dans des caisses de transport à une cadence pouvant atteindre 96 prélèvements par minute. La connexion électrique du vide est assurée par la pompe électrique compacte GCPi en combinaison avec des vannes électriques compactes. 

Cette solution décentralisée, montée sur le préhenseur, fournit le vide requis rapidement, efficacement et sans source centrale d'air comprimé. Elle est tout aussi puissante que les systèmes pneumatiques, mais consomme beaucoup moins d'énergie, ce qui fait baisser les frais d'exploitation. La connexion numérique via IO-Link permet également de surveiller les paramètres pertinents du procédé et d'assurer un entretien prédictif. La génération électrique du vide augmente la productivité, réduit les exigences en matière de personnel et améliore considérablement la fiabilité du procédé de préparation automatisée des commandes chez le transformateur de viande.