Identification du bon système de transport de marchandises pour des usages individuels et des exigences de propreté

(Quelle : Kögel GmbH)

(Quelle : AUER Packaging GmbH)

(Quelle : Kögel GmbH)

(Quelle : Kögel GmbH)

(Quelle : Kögel GmbH)

Les pièces industrielles d'aujourd'hui, par exemple dans le secteur automobile, sont de plus en plus sollicitées, tolérées dans des marges plus étroites et conçues de manière plus délicate — tout en étant confrontées à une pression croissante concernant les coûts des matériaux et de fabrication. Les ensembles réagissent de manière sensible à la moindre contamination, de sorte que même quelques particules peuvent entraîner des défaillances. Dans ce contexte, la propreté des pièces joue un rôle essentiel dans le processus de fabrication. Les entreprises de fabrication reconnaissent progressivement cette étape comme un processus à valeur ajoutée, indispensable pour satisfaire les exigences des clients.

Les fabricants doivent donc dès le départ déterminer au plus tôt tous les facteurs pouvant conduire à une contamination potentielle des pièces, définir précisément les exigences de pureté et établir la conception optimale de la pièce. Une fois les procédés de fabrication déterminés, il est possible de déduire les contaminations possibles des pièces par des résidus de fabrication tels que copeaux ou lubrifiants de coupe, et de planifier les procédés nécessaires pour atteindre la propreté technique.

Fonctions allant du transport au nettoyage

Étant donné que chaque pièce est transportée tout au long du processus de fabrication et doit être montée avec les valeurs de propreté requises, la conception adaptée au nettoyage des supports de pièces revêt une importance particulière, en complément de la charge de pièces, de la technique des installations de nettoyage et des produits chimiques utilisés. La tâche des systèmes de supports est de maintenir les pièces de manière à ce qu'elles puissent être manipulées sans perte ni dommage, dès la première étape de fabrication jusqu'à l'assemblage final, tout en respectant la propreté exigée.

Lors des différentes étapes de fabrication, les supports remplissent diverses fonctions. Elles vont du simple transport à la position pour l'étape suivante de fabrication, jusqu'à la fixation des pièces pour le nettoyage. Étant donné que chaque rechargement ou déplacement des pièces vers d'autres supports comporte un risque de dommage ou de nouvelle contamination par des résidus de fabrication, il est conseillé d'étudier en détail les systèmes de supports et d'emballage proposés. L'idéal est un support dans lequel les pièces traversent toute la chaîne de fabrication, afin d'éviter toute contamination supplémentaire.

Pour une conception optimale du support, il est notamment nécessaire de définir les paramètres de projet suivants :

- Géométrie de la pièce
- Poids de la pièce
- Débit
- Procédé de fabrication
- Exigences de propreté
- Installation et médium de nettoyage
- Systèmes de manutention / chargement

Si une installation de nettoyage est déjà présente dans l'entreprise, les informations suivantes sont également utiles pour la suite :

- Dimensions de la charge de nettoyage (dimensions extérieures du support)
- Matériau requis pour le support (adapté au nettoyage humide et/ou aux solvants)
- Système de manutention / chargement (sur l'installation et/ou dans la fabrication)
- Variante d'identification sur l'installation et/ou dans la fabrication (par exemple, code-barres ou RFID)

À partir de la géométrie et des valeurs de propreté définies pour les surfaces, il est possible de déterminer si les pièces peuvent être nettoyées en vrac ou doivent être traitées en lot.

Vrac : de nombreux supports de pièces sont disponibles

Le vrac peut généralement être nettoyé dans des bacs standard avec la bonne maille ou dans des supports spécialisés, combinés avec des bacs de vrac à mailles fines. Les supports courants sont par exemple des caisses en tôle, en forme fermée ou perforée, en acier galvanisé ou en acier inoxydable. Il s'agit d'une solution économique et robuste. Ces caisses sont utilisées depuis longtemps pour le transport et le nettoyage des pièces. Cependant, elles présentent l'inconvénient que les contaminants particulaires, en raison des surfaces et arêtes larges et fermées, ne peuvent pas être efficacement éliminés du lot. Elles ne conviennent donc que si aucune exigence précise de propreté n'est requise.

Une alternative consiste en des caisses en plastique. Celles-ci existent en version fermée — appelées petits contenants (KLT) — ou avec des ouvertures pour la prise en main. Elles sont principalement utilisées pour le transport et le stockage, et la version avec couvercle est très adaptée comme emballage secondaire pour manipuler des supports avec pièces, en excluant l'influence de l'environnement.

De plus, les caisses perforées en plastique, en raison de leur faible coût, sont de plus en plus utilisées à la fois comme emballages de transport et pour le nettoyage. Il faut toutefois prendre en compte que le plastique est exposé à des températures et des produits chimiques lors du nettoyage, ce qui peut affecter sa résistance et sa stabilité. Par ailleurs, les solutions en plastique peuvent également influencer la performance de l'ultrasons.

Étant donné que ces caisses comportent de nombreuses ouvertures, les pièces peuvent être bien entourées lors du nettoyage et les contaminations évacuées par lavage. Elles sont généralement utilisées pour des processus de nettoyage intermédiaires, où les valeurs de propreté finales ne sont pas encore exigées.

Les caisses en fil métallique en acier galvanisé ou en acier inoxydable sont particulièrement adaptées pour atteindre des valeurs de propreté élevées, grâce à leur excellente perméabilité. Pour des raisons de coût, ces caisses sont presque exclusivement utilisées pour des opérations de nettoyage. Les valeurs de propreté maximales sont réservées aux caisses en fil en acier inoxydable.

Dans tous ces supports, les pièces peuvent être traitées en vrac et également nettoyées. Cependant, la propreté atteinte ne peut être déterminée qu'à l'aide d'essais de nettoyage.

Lorsque la propreté technique définie est requise, les pièces doivent généralement être montées individuellement. On parle alors de pièces en lot. Leur géométrie et les valeurs de propreté définies pour les surfaces permettent de déterminer si et comment les pièces doivent être déplacées lors du nettoyage et du séchage. Il devient alors nécessaire de compléter les supports par des systèmes de séparation appropriés, afin de fixer chaque pièce individuellement. Il existe de nombreuses options en métal et en plastique pour cela.

Pièces en lot : fixées dans l'espace ou sur un plan

En alternative aux supports courants, modifiables pour les pièces en lot, il existe aussi des supports spécifiques à chaque pièce, basés sur des supports standardisés, équipés d'éléments amovibles pour accueillir différents types de pièces.

Lors de la conception d’un support pour pièces en lot, il est nécessaire de définir si les pièces doivent être fixées uniquement dans le plan ou également dans l’espace. Par exemple, pour un nettoyage pivotant avec un angle d'inclinaison de 30°, une fixation dans le plan suffit — sauf si la mécanique de nettoyage est si grande que les pièces pourraient être délogées de leur fixation.

Si les pièces sont également nettoyées en rotation, une fixation dans l’espace est nécessaire. La géométrie de la pièce, les dimensions de la charge de nettoyage et le débit permettent de calculer si les pièces doivent être fixées dans un seul plan ou dans plusieurs.

Un seul plan :

- Fixation par couvercle sur le support
- Fixation par couvercle dans la chambre de nettoyage de l'installation
- Fixation par les éléments de fixation

Deux plans ou plus :

- Fixation sur le support placé en haut et, tout en haut, par un couvercle sur le support
- Fixation sur le support placé en haut et, tout en haut, par un couvercle dans la chambre de nettoyage
- Fixation par les éléments de fixation

À partir de la géométrie et des valeurs de propreté définies pour les surfaces, il est déterminé comment et où fixer les pièces dans le plan. Pour les pièces guidées de l’intérieur, la répartition en surface dans le support peut être définie avec précision. Elle résulte d'une vue de dessus de la pièce répartie sur la surface, avec suffisamment d'espace libre entre les pièces pour une bonne circulation.

Pour les pièces guidées de l’extérieur, en fonction de leur masse, il faut prévoir un espace libre nécessaire pour la fixation lors de la répartition en surface dans le support. Il faut donc disposer d'une vue de dessus de la pièce ainsi que des éléments de fixation répartis sur la surface, avec suffisamment d'espace libre entre les pièces pour une bonne circulation.

Si aucune installation de nettoyage n’est encore présente dans l'entreprise et que cela fait partie du projet, il faut d’abord déterminer, à partir des données suivantes, les dimensions nécessaires de la charge de nettoyage :

- Géométrie de la pièce
- Poids de la pièce
- Débit
- Procédé de fabrication
- Exigences de propreté
- Installation et médium de nettoyage
- Systèmes de manutention / chargement

Approche de solution :

En utilisant la géométrie, le poids et le débit, il est possible de calculer le volume à nettoyer dans une unité de temps donnée.

Exemple / Hypothèse :

Le poids d'une pièce considérée est de 0,120 kg et le poids total admissible pour une manipulation manuelle est de 15 kg.
À partir de ces données, la quantité maximale de remplissage est de 125 pièces par support. Il faut déduire le poids propre du support (par exemple, environ 3 kg), ce qui donne environ 100 pièces par support.

Avec un débit cible de 1 000 pièces par heure et 100 pièces par support, cela correspond à un besoin total de 10 supports par heure.
En supposant que la géométrie de la pièce modèle occupe un volume de 0,24 dm³, avec un débit cible de 1 000 pièces par heure, le volume nécessaire par lot est de 240 dm³ par heure. Il faut également prévoir un espace libre supplémentaire pour une bonne circulation et pour d’éventuelles fixations, estimé à environ 35 %, ce qui donne un volume total effectif d’environ 324 dm³ par heure.

À partir de ce volume de 324 dm³ par heure et d’un débit de 10 supports par heure, on peut déterminer le volume nécessaire par support, soit environ 33 dm³.

Sur cette base, une première spécification de l’installation de nettoyage peut être formulée : « Quelle installation de nettoyage, avec une capacité d’au moins 33 dm³ par lot, peut traiter 10 lots par heure ou 5 lots d’au moins 66 dm³ chacun ? »

Les dimensions standard courantes pour les charges dans les installations de nettoyage sont :

480 x 320 x H200 mm — volume utile 22 dm³
480 x 320 x H300 mm — volume utile 34 dm³
530 x 320 x H200 mm — volume utile 24 dm³
530 x 320 x H300 mm — volume utile 38 dm³
670 x 480 x H300 mm — volume utile 73 dm³

Avec ces considérations, il est possible de restreindre le choix de l’installation de nettoyage :

Support de panier 480/530 x 320 x H300 mm avec un débit de 10 lots par heure
ou support de panier 670 x 480 x H300 mm avec un débit de 5 lots par heure

Le procédé de nettoyage « approprié » — d’un point de vue écologique et économique — ne peut généralement être déterminé qu’à l’aide d’essais de nettoyage détaillés.

Pour cela, la plupart des fabricants d’installations de nettoyage proposent des appareils pour des essais de lavage spécifiques à chaque pièce.

L’objectif est d’utiliser dès cette étape le support « approprié » afin de pouvoir rapidement vérifier que la propreté technique exigée est respectée et que le projet peut être mené à bien avec succès.