L’automation de demain : numérique et verte

Après deux années de baisse, davantage de robots industriels ont pour la première fois repris du service en Europe en 2021. Comme le rapporte la Fédération internationale de la robotique (IFR) en juin 2022, le niveau de l’année dernière était même supérieur au pic de 2018, avec environ 78 000 unités. La demande aurait particulièrement augmenté dans les secteurs de la métallurgie et des machines (+50 %) ainsi que des produits plastiques et chimiques (+30 %). En revanche, l’industrie automobile ne signale pas de croissance et reste à son niveau élevé de 19 300 installations. Le retour de la croissance est positif pour les fabricants de robots et de composants, mais le Green Deal de l’Union européenne les met sous pression : l’appel à la neutralité climatique met les développeurs de solutions d’automatisation au défi de concilier transition numérique et écologique.

Afin que l’utilisation généralisée des technologies numériques n’entraîne pas obligatoirement une augmentation constante de la consommation d’énergie, des déchets électroniques et de l’empreinte écologique, il convient de garder à l’esprit le cycle de vie du produit, de sa construction à son recyclage. Le Dr Maik Fiedler, responsable des secteurs d’activités de l’automation et de la manipulation par le vide chez J. Schmalz GmbH, explique : « nous devons distinguer le volume de CO2 avec lequel nous envoyons notre produit au client des émissions générées lors de son utilisation ». Afin que ce volume soit le plus faible possible, Schmalz mise sur des circuits d’approvisionnement courts (50 % des fournisseurs proviennent de leur propre État fédéral allemand) de l’électricité issue de sources renouvelables et sur un système de distribution durable. « Dès le développement, nous évitons d’utiliser des matériaux et des processus de fabrication gourmands en énergie. Ainsi, nous économisons du matériau et le client consomme moins d’énergie lors du fonctionnement ultérieur », déclare Fiedler, citant une procédure déjà pratiquée depuis des années chez Schmalz. Maintenant, l’expert du vide passe au prochain chapitre et développe des systèmes totalement indépendants de l’air comprimé.

Cela semble être une solution simple, mais il y a des obstacles à surmonter. L’un d’entre eux est la densité de puissance plus élevée des générateurs de vide pneumatiques. « Nous élaborons de nouveaux concepts de systèmes qui combinent des composants purement électriques de manière intelligente. Ainsi, nous atteignons des temps de cycle comparables avec des générateurs de vide pneumatiques performants, y compris le soufflage actif », déclare Fiedler.

Le concept efficace est composé d’une pompe à vide électrique installée de manière centrale d’un côté, d’un réservoir intermédiaire, ainsi que de vannes montées près de la ventouse de l'autre côté. « Notre réservoir sont les tuyaux dans lesquels nous précontraignons le vide pour y avoir recours en fonction des besoins. Cela permet une réduction considérable du temps d’évacuation. Grâce à l’utilisation de plusieurs vannes, nous pouvons installer différents circuits d’aspiration indépendants », explique l’expert du vide. En présentant cette solution purement électrique, qui se situe au même niveau que les systèmes pneumatiques, Fiedler a en tête la nouvelle vanne de ventilation LQE. Elle est montée directement sur le préhenseur et réduit, grâce à la précontrainte, le volume réel à évacuer. Cela permet une ventilation rapide. « Nous parlons ici, en fonction du système, de durées inférieures à 50 millisecondes. Le secret réside dans la grande section transversale qui permet d’obtenir des débits de plus de 300 litres par minute », souligne Fiedler. La commande entièrement électrique de l’actionneur de la vanne de vide à 3/2 voies contribue à une meilleure efficacité énergétique de l’ensemble du système. De plus, Schmalz a intégré un capteur, lequel surveille et contrôle le vide et le processus directement au niveau du préhenseur. Fiedler poursuit : « Ainsi, nous concilions la durabilité et la transformation numérique ».

Le cœur de l’automation par le vide sans air comprimé est un générateur de vide performant : le modèle Compact-Pump GCPi. Il pèse environ trois kilogrammes et est conçu de manière si compacte qu’il peut également être utilisé sur des robots légers. En combinaison avec une batterie (celle-ci requiert une alimentation 24 volts), il est prêt pour des applications mobiles avec des systèmes de transport autonomes (AGV) et des robots (AMR). « Après une durée d’activation courte, le nouveau Compact-Pump est déjà nettement moins cher à utiliser qu’un éjecteur comparable », souligne Fiedler.

Ce concept s’inscrit dans la lignée de la stratégie d’efficacité de la société Schmalz, dont les produits se concentrent sur l’utilisation plus efficace de l’énergie. Les générateurs de vide pneumatiques comme le RECB restent dans la gamme. Ils atteignent des valeurs de vide et des volumes de flux élevés par rapport à leur espace de montage, sont robustes et peuvent utiliser les conduites d’air comprimé existantes. Schmalz optimise les générateurs de vide pneumatiques en permanence en ce qui concerne leur efficacité énergétique. Mais il existe d’autres aspects qui rendent l’automatisation durable : D’une part, il s’agit d’une question de durée de vie et de la facilité avec laquelle les pièces d’usure peuvent être remplacées ou les différents matériaux triés et recyclés. D’autre part, la numérisation apporte son soutien avec le pilotage contrôlé et la maintenance prédictive. Les utilisateurs gardent ainsi un œil sur le processus et les composants pour le vide utilisés, entre autres. De plus, les jumeaux numériques accélèrent la mise en service et simulent de manière réaliste le processus ultérieur. « La numérisation nous fournit de nombreux outils afin de démasquer et d’éliminer les facteurs énergivores », déclare Fiedler.