La crise du coronavirus rassemble diverses entreprises pour la fabrication de masques de protection

Les masques de protection respiratoire fabriqués conformément aux normes pour la classe de protection FFP3 feront l'objet d'une inspection accélérée des masques de protection respiratoire contre la pandémie de coronavirus (CPA) pour l'Allemagne. (Source de l'image : Weber Ultrasonics AG)

Pour pouvoir commencer rapidement la production des masques FFP3, d'autres entreprises ont fourni l'équipement nécessaire pour le processus de thermoformage des différents non-tissés. (Source de l'image : Weber Ultrasonics AG)

Le masque respiratoire après le formage profond et la soudure des bords par ultrasons. (Source de l'image : Weber Ultrasonics AG)

En pensant aux masques de protection respiratoire et aux masques chirurgicaux, actuellement principalement produits en Asie, l'ultrasons ne vient sûrement pas en premier à l'esprit. Et pourtant, le soudage par ultrasons joue un rôle important dans la fabrication de ces produits. En tant que fournisseur de technologies expérimenté pour l'équipement de fabrication de masques, Weber Ultrasonics AG fabrique désormais en Allemagne des masques et des protections buccales. Cela a été rendu possible grâce au soutien rapide et efficace d'autres entreprises ainsi qu'à l'engagement de ses propres employés.

Les efforts pour contenir la Covid-19 mettent en évidence un problème de la mondialisation : la dépendance en matière d'équipements de protection individuelle (EPI) vis-à-vis de pays où la production est moins coûteuse. Outre les vêtements de protection et les gants, les masques de protection respiratoire et chirurgicaux (masques de bouche et de nez ou MNS) sont donc devenus rares en Allemagne et dans d'autres pays européens depuis la propagation mondiale du coronavirus Sars-CoV-2. « Depuis la pandémie de Sars en 2002/2003, nous produisons du matériel pour la fabrication de différents masques de protection en fibres non tissées, basés sur des plastiques thermoplastiques. La majorité de ces produits sont livrés à des clients en Asie », explique Christian Unser, Chief Sales Officer chez Weber Ultrasonics AG. Il s'agit notamment de composants tels que générateurs, boosters, convertisseurs et sonotrodes, ainsi que d'installations complètes pour le soudage, le laminage, la découpe et le marquage par ultrasons. La production propre de masques n'a cependant jamais été une priorité pour le fabricant de composants et d'installations basé à Karlsbad, dans le Bade-Wurtemberg – jusqu'au début mars 2020.

Entrée dans la production de masques de protection FFP

Le déclencheur a été une demande d'un client du secteur de la machine-outil, qui, en raison des restrictions d'exportation pratiquement dans tous les pays pour ces produits, ne pouvait plus obtenir de dômes filtrants pour ses masques filtrants ventilés de protection de niveau FFP2. « En collaboration avec le client, nous avons rapidement élaboré un concept d'installation pour la fabrication d'éléments filtrants tridimensionnels. Le client a alors commandé trois machines », raconte Christian Unser. Parallèlement, Weber Ultrasonics a adapté ce concept à une machine standard pour la fabrication de masques respiratoires complets. La première étape du processus – le thermoformage des masques – constituait un défi. Cela se fait par ce qu'on appelle le formage à chaud, nécessitant un outil adapté ainsi que des éléments chauffants spéciaux et des dispositifs de contrôle appropriés. Pour réaliser rapidement des prototypes, Unser s'est tourné vers un concurrent du marché, également actif dans ce segment, qui a spontanément fourni un élément chauffant et un dispositif de contrôle. Un second a été obtenu par le chef de projet de Weber Ultrasonics auprès de son ancien employeur. L'outil nécessaire a été fabriqué par un constructeur de modèles voisin, partenaire de longue date de l'entreprise, en à peine une nuit. « C'est vraiment formidable de voir comment différentes entreprises ont spontanément soutenu et collaboré », remarque le directeur commercial.

60 masques par heure avec une seule machine

La fabrication des masques de protection respiratoire se fait avec cette machine standard dans un processus en plusieurs étapes. La première consiste à former une couche de non-tissé de fibre de polyester à pores ouverts comme stabilisateur, une couche de non-tissé meltblown comme filtre à particules, et une couche de spunbond (fibres de filature) par thermoformage. Ensuite, les bords du masque sont reliés par soudage par ultrasons. Un convertisseur à ultrasons transforme le signal électrique généré par le générateur en vibration mécanique. Celle-ci est transmise via un booster et un outil de soudage adapté, la sonotrode, à la surface à relier. La chaleur de friction générée fond intentionnellement les fibres non tissées sur les bords, créant une liaison durable sans déformation. En même temps, cette technologie de liaison fiable, économe en énergie et productive assure une surface douce et agréable pour la peau. Après le découpage mécanique du masque, des bords de fixation sont encore ajoutés.

La capacité de production de cette installation compacte standard, équipée d'un seul outil, est d'environ 60 masques respiratoires par heure. Pour répondre aux normes actuelles, la classe de protection FFP3 est visée, et une vérification accélérée des masques respiratoires contre le coronavirus (CPA) est en cours pour l'Allemagne.

Mise en service virtuelle avec un jumeau numérique pour les masques chirurgicaux

Une demande nettement accrue de la part de Weber Ultrasonics concerne également les équipements de production pour masques chirurgicaux. Les solutions de l'entreprise dans ce domaine permettent actuellement la fabrication de 200 masques par minute. « Nous sommes en train de mettre en place à toute vitesse une installation d'essai chez nous, utilisant une nouvelle méthode développée pour le soudage à ultrasons en continu. Cela nous permettra d'augmenter la capacité de production à 400, voire 600 masques par minute », explique Christian Unser. Cette machine intègre les étapes de pliage du non-tissé, d'intégration du pince-nez, de soudage longitudinal et transversal, de fixation d'une bande élastique, et de séparation.

Une raison pour laquelle cette installation a été rapidement mise en œuvre dans l'usine de Karlsbad, notamment, est la situation actuelle en matière de restrictions de voyage. « Nous devons mettre en service virtuellement les installations chez nos clients, et il est crucial que nous ayons la même performance », précise Christian Unser. « Cela a également l'avantage supplémentaire de pouvoir poursuivre directement le développement de nouvelles fonctionnalités, réaliser des tests pour les clients, et surtout produire nous-mêmes des masques chirurgicaux en grande quantité. »