Efficace pour l'environnement

1. L'exposition : Une nouvelle définition du faisable

Sans aucun doute, le salon K-Messe 2019 se déroule dans l'ombre des discussions sur la protection de l'environnement et l'utilisation appropriée du plastique. L'industrie est tenue de présenter des solutions et de prouver à quel point le plastique peut être une matière première tournée vers l'avenir, économe en énergie et durable. À cette occasion, les partenaires du stand Beck Automation, GLAROFORM et bfa solutions présentent une cellule de production qui redéfinit la limite de faisabilité de l'injection plastique à bien des égards et soutient résolument la recherche d'une économie circulaire.

Produite par une configuration ICM à 4 axes (Injection Compression Moulding) de GLAROFORM et Krauss Maffei High Performance (ex Netstal), une tasse de 200 ml impressionne par une efficacité matérielle innovante. La paroi d'épaisseur jusqu'ici inégalée repousse les limites physiques et conduit, en plus de l'importante économie de matière, à une accélération supplémentaire du cycle de production, habituellement très compétitif. La moindre force de fermeture et la réduction de la pression d'injection, dues au procédé, diminuent les forces exercées, ce qui, dans une optique de durabilité, augmente la longévité des équipements de production et minimise la consommation d'énergie. GLAROFORM démontre avec cet outil sa capacité d'innovation et met en évidence la philosophie de précision extrême et de construction d'une stabilité unique.

Beck Automation présente une automatisation IML compacte à haute performance avec une étiquette en bande. La machine se distingue par sa dynamique, sa stabilité de processus et une disponibilité très élevée avec des cycles courts. Grâce à la synergie précise entre les composants de la machine, l'automatisation, la machine d'injection, l'outil, la qualité de l'étiquette et le contrôle optique, la productivité et la valeur ajoutée augmentent. L'utilisation de matériaux légers sur le bras principal ainsi que l'emploi de moteurs linéaires haute performance permettent des mouvements rapides et dynamiques. L'axe principal dispose de deux moteurs d'entraînement, ce qui améliore la dynamique et prolonge la durée de vie des courroies et des moteurs. Les magazines d'étiquettes inclinés, orientés avec l'impression vers le bas, minimisent le décalage de l'étiquette. Une positionnement optimisé et précis des étiquettes est ainsi garanti. Les étiquettes sont également séparées sans erreur lors de cycles très rapides et transférées sur les noyaux. La prise, la remise, ainsi que le dépose et le empilement des produits, se distinguent par une autonomie remarquable. La nouvelle gestion/HMI intègre un journal de bord modifié avec gestion des utilisateurs, surveillance des paramètres, analyse simplifiée des erreurs et intervalles de maintenance. De plus, la machine IML est équipée d’un système de vision à 10 caméras d’Intravis, qui vérifie le gobelet à 360° de l’extérieur tout en effectuant une inspection de l’intérieur du gobelet.

De plus, le fournisseur d’étiquettes Verstraete utilise des étiquettes avec une marque d’eau numérique. Cette nouvelle technologie permet un tri efficace dans des installations de recyclage préparées en conséquence. Elle peut également être utilisée pour des codes, invisibles à l'œil nu, mais lisibles par des machines, comme les codes-barres ou QR. Cela est déjà connu pour des codes simples ou QR.

Le MES PiSolutions de la société bfa solutions ltd constitue, dans cette application exigeante et tournée vers l’avenir, l’interface entre le niveau de production et le niveau ERP. Il a pour tâche de rassembler, analyser et mettre à disposition des utilisateurs les données de la machine d’injection, de la manipulation et du système d’assurance qualité. Les différentes fonctions du MES permettent de rendre visibles en temps réel les temps d’arrêt, les rebuts, l’état d’avancement de la production, etc. Ainsi, il est possible de réagir rapidement en cas de problème ou de préparer un changement d’outil avec un outil préchauffé (Just-In-Time). La charge et l’efficacité des machines et lignes de production peuvent ainsi être considérablement augmentées. Cela permet d’économiser encore plus d’énergie, de temps et donc d’argent, tout en prouvant la pertinence d’un matériau brut plastique à la fois efficace et durable.

Face à l’évolution des attentes des consommateurs, l’industrie a aujourd’hui la possibilité de créer une situation gagnant-gagnant pour l’environnement et ses parties prenantes. La ligne de production présentée, avec sa réduction significative de l’usure et de la consommation en matière, énergie, travail et équipements, tout en augmentant le rendement, s’inscrit dans une vision d’avenir encore plus efficace. La technologie de demain sera présentée au salon K-Messe 2019 dans le hall 12, stand A51-03 (Swiss Pavilion).

2. Les partenaires : Trois histoires de succès

GLAROFORM AG

GLAROFORM est reconnu mondialement comme le principal fournisseur d’outils d’injection à haute performance pour les applications à parois fines. Avec une spécialisation unique et cohérente dans des articles tels que les emballages alimentaires et médicaux, les bouchons de fleurs et les gobelets, l’entreprise fixe des standards en matière d’efficacité et de continuité de la production. Des cycles plus courts, une disponibilité accrue, une durée de vie plus longue et une manipulation simplifiée sont les thèmes centraux du développement de ses produits.

Dans une optique de partenariat prometteur, les besoins des clients sont d’un intérêt absolu. Le service personnalisé est aussi fiable, rapide et compétent que la réactivité. La gamme de services de GLAROFORM comprend à la fois un conseil commercial complet, un support produit à vie, ainsi qu’un accompagnement dans le développement de produits — du conseil en conception d’articles pour des processus de production stables, jusqu’à des projets de développement à long terme pour de nouveaux produits ou assemblages.

En s’appuyant sur un réseau étendu, en collaboration active avec des entreprises leaders dans leur domaine et en suivant de près les progrès techniques, GLAROFORM participe activement à l’évolution de la technologie d’injection et reste en phase avec les besoins du marché actuel. La dernière innovation en date est le lancement de moules d’injection haute performance (technologie ICM) lors du salon K-Messe 2019. En lien avec le débat en cours sur l’utilisation appropriée du plastique, l’ICM possède le potentiel d’être une solution véritablement durable pour réduire la consommation de plastique. Le procédé se distingue principalement par sa réduction de l’utilisation de matériaux et d’énergie, tout en offrant de nombreux autres avantages économiques à l’industrie. GLAROFORM souhaite s’établir dans les années à venir comme spécialiste dans cette niche encore peu exploitée de la technologie ICM.

Depuis sa fondation en 1986, cette entreprise familiale indépendante conçoit et fabrique tous ses outils en Suisse. La stratégie constante de croissance solide et qualitative a permis de développer des structures capables de fournir en permanence le marché avec la technologie la plus avancée. L’effectif a évolué en une équipe combinant une expérience de longue date et une dynamique tournée vers l’avenir. L’infrastructure de production est parmi les plus modernes et soignées du secteur. Plus que jamais, GLAROFORM bénéficie aujourd’hui de la confiance d’entreprises renommées dans l’industrie alimentaire, médicale ou agricole. Depuis 2015, elle est listée comme fournisseur mondial d’un groupe de marques leader.

Beck Automation AG

Beck Automation AG, basée à Oberengstringen (Suisse), figure parmi les principaux fournisseurs mondiaux de solutions d’automatisation pour l’étiquetage en moule (IML) dans la technique d’injection. En tant que pionnier, innovateur et « champion caché », Beck Automation se concentre résolument sur la décoration et l’étiquetage des couvercles, gobelets, barquettes et seaux pour diverses industries dans les secteurs alimentaire et non alimentaire.

Répondant aux exigences élevées des clients, des systèmes robotiques IML sûrs et économiques sont développés, utilisés dans le monde entier. La focalisation sur le domaine d’application IML garantit aux utilisateurs la meilleure technologie en termes de qualité, rentabilité, efficacité et durabilité.

Le niveau de conception des processus et la qualité des étiquettes déterminent largement la sécurité du processus, la reproductibilité, la qualité des pièces et la rentabilité. Un système d’automatisation de haute qualité, qui convainc autant par sa disponibilité, sa sécurité de processus, sa stabilité et sa durabilité, est essentiel pour le retour sur investissement (ROI) et le niveau de valeur ajoutée.

La construction et l’entretien de relations à long terme avec les partenaires du marché, via une politique d’entreprise tournée vers l’avenir et prévisible, orientent l’action de la deuxième et troisième génération familiale. Cette stratégie garantit l’emploi de collaborateurs engagés et expérimentés. La préservation des structures traditionnelles, un réseau de partenaires éprouvé et une adaptation prospective aux changements forment, dans l’intérêt des partenaires, clients et employés, la base d’un développement continu et d’une inspiration constante pour l’entreprise.

Fondée en 1934, Beck Automation célèbre en 2014 son 80e anniversaire. Plus de 700 installations de référence soulignent l’importance mondiale de l’entreprise. En 2017, la société Robobeck a été créée à Braga, Portugal. Elle assemble exclusivement, sous direction suisse, la nouvelle ligne standardisée BASIC-IML.

Depuis son siège en Suisse, à Oberengstringen près de Zurich, environ 50 systèmes sont livrés chaque année. En 2018, Beck Automation, avec 60 employés, a réalisé un chiffre d’affaires de 16 millions de CHF.

bfa solutions ltd

bfa solutions ltd, basée à Fällanden (Suisse), est un fournisseur mondial reconnu et fiable de solutions en ingénierie d’automatisation et de MES dans le domaine de l’injection et de l’assemblage. Depuis sa fondation en 1981, bfa a développé une large base d’expériences et de compétences dans l’automatisation industrielle et les systèmes d’exécution de la fabrication (MES - Manufacturing Execution System).

Les clients bénéficient ainsi d’un savoir-faire pratique et consolidé. Les domaines abordés vont de la gestion de projet, l’analyse et la conception jusqu’à la maintenance et l’entretien des systèmes. Des sujets tels que Smart Factory, IoT ou digitalisation font partie intégrante des compétences clés de bfa solutions ltd depuis toujours.

Grâce à leur fiabilité, leur souci de la qualité et leur responsabilité, les secteurs de l’automatisation classique et du développement logiciel sont étroitement liés, permettant la réalisation de solutions intégrées.

Fort d’une expertise solide en ingénierie d’automatisation, bfa parle le même langage que les constructeurs de machines et se distingue des fournisseurs MES classiques. En tant que partenaire expérimenté, bfa accompagne ses clients pour rendre leurs machines plus intelligentes, plus efficaces et donc plus durables. La programmation spécifique aux clients des automates programmables (SPS) de différents fabricants fait partie de leur offre, tout comme la maintenance et la mise à jour des contrôleurs existants.

L’équipe MES compétente de bfa met en œuvre des solutions dans tous les domaines de l’automatisation et de la digitalisation. Pour une mise en œuvre réussie, le système MES PiSolutions, développé en interne, est utilisé. MES PiSolutions est un système modulaire et évolutif de gestion de la production et de collecte de données de production pour tous les secteurs de l’injection. Contrairement à de nombreuses autres solutions MES, il ne se limite pas à la connexion des machines d’injection, mais inclut également les lignes d’assemblage, les systèmes d’assurance qualité, les systèmes de gestion du cycle de vie, les ERP et autres systèmes. Ainsi, il modélise non seulement le processus d’injection, mais toute la chaîne de processus, plaçant ainsi le produit du client au centre.

bfa solutions ltd accompagne et soutient ses clients depuis plus de 38 ans. N’hésitez pas à faire appel à bfa pour votre transition vers l’industrie 4.0 et l’avenir numérique.

3. La technique : Procédés modernes

Injection Compression Moulding (ICM)

Le procédé d’injection compression (ICM) combine l’injection plastique et l’emboutissage. Concrètement, cela signifie un processus d’injection dynamique dans un moule qui, contrairement à l’injection classique, n’est pas entièrement fermé. En conséquence, la force de fermeture est utilisée pour répartir le matériau injecté dans toute la cavité. La figure suivante illustre le principe de l’ICM.

Actuellement, l’ICM est particulièrement répandu dans la fabrication de pièces techniques telles que les DVD ou les lentilles. Dans ce contexte, le procédé ICM offre des avantages indispensables en termes de précision dimensionnelle et de reproduction des structures en surface. Sur le marché en phase de développement, il concerne principalement la fabrication d’emballages à parois fines. Des pionniers émergent déjà, maîtrisant les défis de cette technologie et créant ainsi des avantages écologiques et économiques pour l’environnement, la société et eux-mêmes. Voici un résumé des principaux avantages de l’injection compression pour les emballages à parois fines :

- Économie de matériau jusqu’à 25 %
Amélioration significative du comportement à la coulée avec un rapport épaisseur de paroi / longueur de flux élevé, permettant de réduire considérablement l’épaisseur des parois.
- Possibilités accrues concernant les matières premières
Grâce à l’emboutissage, certains plastiques, qui en raison de leur faible débit de fusion ("résistance") ne conviennent pas à l’injection de parois fines, peuvent être traités.
- Augmentation du rendement jusqu’à 5 %
En raison de l’épaisseur de paroi plus fine, le temps de refroidissement et donc le cycle de production sont réduits.
- Moins de force de fermeture nécessaire, jusqu’à 40 %
Grâce à l’utilisation de la force de fermeture pour la répartition du matériau, la pression d’injection peut être considérablement réduite, ce qui entraîne une moindre demande en force de fermeture, qui sert de contre-force à la pression d’injection.
- Réduction de la consommation d’énergie jusqu’à 20 %
Grâce à la moindre force de fermeture et pression d’injection requises
- Moins d’entretien
En raison des forces exercées moindres, la charge sur la machine de production est réduite, ce qui entraîne logiquement une moindre maintenance.
- Réduction de la surface de production jusqu’à 15 %
Comme des machines d’injection plus petites, avec une force de fermeture moindre, peuvent être utilisées, cela permet d’économiser de l’espace de production.

Étiquetage en moule (IML)

Étant donné que le procédé IML est un processus très dynamique, sa rentabilité dépend du niveau de toutes ses composantes.

Les étiquettes sont d’abord aspirées depuis le magasin d’étiquettes. Ensuite, elles sont placées sur les noyaux et maintenues par vide. Lors du transfert, les noyaux du système automatisé entrent dans les cavités. Les étiquettes sont alors soufflées contre le vide, chargées électrostatiquement et ainsi fixées dans la cavité « proche du contour » et maintenues.

Le niveau de conception des processus et la qualité des étiquettes déterminent largement la sécurité du processus, la reproductibilité, la qualité des pièces et la rentabilité. Un système d’automatisation de haute qualité, qui convainc autant par sa disponibilité, sa sécurité de processus, sa stabilité et sa durabilité, est essentiel pour le retour sur investissement (ROI) et le niveau de valeur ajoutée.

Marques d’eau numériques

Le projet novateur HolyGrail, dirigé par Procter & Gamble et soutenu par la Ellen MacArthur Foundation, a officiellement pris fin le 23 mai. Il s’est appuyé sur trois années d’innovation visant à améliorer le recyclage post-consommateur en utilisant des traceurs chimiques et des marques d’eau numériques, dans le but de rapprocher l’économie circulaire.

Ces marques d’eau numériques ouvrent de nouvelles possibilités, actuellement impossibles avec les technologies de tri existantes, notamment :

- Différenciation entre emballages alimentaires et non alimentaires
- Identification correcte des bouteilles avec étiquetage à rétrécissement complet
- Emballages ODR (opaque et difficile à recycler, y compris les emballages noirs)
- Identification claire des emballages flexibles mono- et multilayer
- Identification correcte des matériaux d’emballage multilayer rigides (thermoformage, bouteilles, etc.)
- Introduction sécurisée de nouveaux matériaux qui n’entravent pas les flux de recyclage existants, avec une identification correcte des emballages recyclables versus compostables
- Possibilité d’un cycle de recyclage fermé.

Au cours du projet, des progrès importants ont été réalisés dans la technologie des marques d’eau numériques, avec des « codes invisibles » intégrés dans les matériaux d’impression (étiquettes, manchons, étiquettes en moule), ainsi que directement dans une forme (bouteilles en PET, HDPE, plateaux thermoformés, caisses injectées, etc.).

Ce qui rend l’emballage intelligent, une caractéristique pouvant être utilisée dans toute la chaîne de valeur : contrôle qualité et gestion des stocks chez les embouteilleurs ; contrôles antifraude en magasin, vérification rapide chez les détaillants (les codes-barres 2D et QR deviennent inutiles), engagement des consommateurs et, en fin de compte, pour fermer la boucle, meilleure tri et récupération.

L’aspect de l’engagement des consommateurs est particulièrement intéressant, car ces codes invisibles peuvent être facilement lus par des téléphones mobiles, offrant de nouvelles possibilités — transparence des ingrédients, bons d’achat / programmes de fidélité, informations sur l’utilisation / la posologie du produit, et comment traiter l’emballage en fin de vie — le tout en un clic. La prochaine étape consiste à faire évoluer la ligne d’essai existante vers une ligne (semi)industrielle, avant que la technologie ne puisse être déployée à plus grande échelle.

En résumé, HolyGrail a prouvé que la technologie des marques d’eau numériques peut révolutionner la façon dont l’industrie trie, tout en augmentant l’efficacité et en améliorant la qualité et la quantité de matériaux recyclés.