Sécurité maximale sans surprises

Sécurité maximale sans surprises

Production de cuvettes entièrement automatisée en une seule source

Reproductible à long terme, précise et stable : tels étaient les principaux objectifs avec lesquels Sonoco Crellin a investi l'année dernière dans l'expansion de sa fabrication de cuvettes. Pour le fournisseur d'équipements ENGEL, cela signifiait deux choses : préserver ce qui fonctionne et éviter l'inutile.

Les échantillons de 4 centimètres de haut pour le diagnostic médical, en PMMA transparent, font partie depuis de nombreuses années du portefeuille de commandes de Sonoco Crellin à Berkel en Rodenrijs, aux Pays-Bas. À seulement quelques minutes en voiture de Rotterdam, la division de technologie médicale de Sonoco Plastics Division est basée. Le fabricant sous contrat y réalise, dans une salle blanche de classe ISO 8, une variété de demandes clients. « Notre force est notre capacité à nous adapter très rapidement à de nouvelles exigences, et cela au plus haut niveau de qualité », souligne Michael Müller, directeur général de Sonoco Crellin à Berkel en Rodenrijs. « Your taste. Our skills. », c'est la devise. « Your taste, ce sont les exigences de nos clients. Our skills, cela représente notre compétence à répondre efficacement à ces exigences », ajoute Müller.

Ce sont donc les grandes entreprises renommées du secteur de la technologie médicale, de la pharmacie et du diagnostic qui font fabriquer leurs produits à Berkel en Rodenrijs. Parmi elles, Alfa Wassermann, le client pour les cuvettes en PMMA. Longtemps, le fournisseur mondial d'équipements pour laboratoires dans les cabinets médicaux et hôpitaux répartissait son volume de commandes entre deux transformateurs de plastique. En plus de Sonoco, une autre entreprise aux États-Unis fabriquait les mêmes produits. En 2009, Alfa Wassermann a cependant modifié sa stratégie, concentrant tout le volume sur les Pays-Bas. « Notre client exigeait naturellement de notre part une sécurité d'approvisionnement à long terme », raconte Müller. « Nous devions lui garantir que nous pouvions fournir de manière fiable des quantités plus importantes dans une qualité constante sur plusieurs années. » La ligne de production existante atteignait alors ses limites, la flexibilité du fabricant sous contrat était une fois de plus mise à l'épreuve.

Pour pouvoir accepter la commande, Sonoco a investi dans l'expansion et la modernisation de la production existante. Depuis juillet de l'année dernière, deux lignes de fabrication fonctionnent en parallèle au lieu d'une seule. Elles produisent 60 millions de cuvettes par an, et en période de pointe, ce chiffre peut être supérieur, ce qui était également une exigence importante du client. Les deux lignes sont dites « dedicated lines ». Ce terme désigne des installations conçues pour un seul produit, sans être reconfigurées pour d'autres commandes entre-temps. « Nous pensons que ces installations seront occupées par la production de cuvettes pendant les six à sept prochaines années », prévoit Müller.

Préserver ce qui fonctionne

Les lignes comprennent chacune une machine d'injection de type ENGEL e-motion 55, un robot linéaire ENGEL ERC 23 F et une solution d'automatisation également conçue sur mesure par ENGEL pour emballer les cuvettes. L'ensemble a été livré sous forme de système clé en main, avec une garantie de performance de trois ans.

« Nous avons discuté avec différents fournisseurs, et c'est ENGEL qui s'est avéré le mieux adapté à nos souhaits », insiste Müller, qui voulait surtout éviter de concevoir un tout nouveau processus de fabrication. « L'ancien équipement avait ses faiblesses, mais aussi ses forces, et nous voulions précisément conserver ces aspects. C'est pourquoi nous cherchions un partenaire capable de nous proposer une solution à la pointe de la technologie, basée sur le processus existant. » La compétence en automatisation d'ENGEL a été particulièrement mise à l'épreuve, car dans ce domaine, les responsables du projet chez Sonoco ont identifié le plus grand potentiel d'optimisation.

« Le système de manipulation et d'emballage des pièces était extrêmement complexe. Il y avait d'innombrables commutateurs et capteurs, qui se sont révélés sujets à défaillance et causaient fréquemment des interruptions », raconte John Ballijns, responsable ingénierie chez Sonoco Crellin. Cela a conduit à la volonté de simplifier au maximum le nouveau système. Pour les experts en automatisation d'ENGEL en Allemagne, à Hagen, cela signifiait remettre en question le sens et la fonction de chaque composant de l'ancien système. Par exemple, il s'est avéré qu'il était possible de se passer de systèmes de caméras dans la nouvelle solution.

Les cuvettes sont emballées dans des « Sleeves », des rails en plastique plats, divisés en leur centre, pouvant accueillir dix cuvettes de chaque côté. Ces sleeves servent à acheminer les cuvettes vers les appareils d'analyse, une norme mondiale pour ces pièces. La particularité des sleeves : d'un côté, les cuvettes reposent avec l'ouverture tournée vers l'avant, de l'autre côté, avec l'ouverture tournée vers l'arrière dans le rail. Pour l'automatisation, cela signifie que la moitié des cuvettes doit être tournée après l'injection, et que les rails doivent être approvisionnés des deux côtés. Les sleeves sont placés au centre, avec des rails d'alimentation en acier inoxydable à droite et à gauche. Ces rails recueillent les cuvettes après l'injection pour les transférer en lots de cinq dans le rail en plastique. L'aspirateur du robot ENGEL ERC prélève donc les cuvettes du moule à 16 cavités, en transfère la moitié à un autre aspirateur placé hors du moule, et dépose les huit autres cuvettes à droite du Sleeve dans la station d'alimentation. Simultanément, l'aspirateur externe tourne de 90° et dépose ses huit cuvettes à gauche du Sleeve.

Prendre en toute sécurité les poids légers sensibles

Lors de la manipulation, du dépôt et du déplacement des cuvettes, les experts en automatisation ont dû veiller à ce que les parois latérales des cuvettes ne soient jamais touchées. Celles-ci comportent des fenêtres d'observation, à travers lesquelles la lumière dans le spectre visible et ultraviolet est dirigée lors de l'analyse en laboratoire, par exemple pour le sang. Même les rayures les plus fines pourraient fausser les résultats de la spectroscopie. Le robot aspirateur a donc été adapté spécifiquement à cette contrainte, car les surfaces disponibles pour la manipulation sont coniques. Une autre difficulté pour le système de préhension était le poids très léger des cuvettes, seulement 0,2 gramme.

Le fait que les cuvettes ne soient pas placées directement dans les rails en plastique après leur sortie du moule ne repose pas uniquement sur le fait que moins de cuvettes sont injectées par cycle que la capacité du Sleeve. Il s'agit surtout de garantir la sécurité du processus entre l'injection et l'emballage. La mise en tampon dans les rails d'alimentation assure qu'à tout moment, exactement 20 cuvettes sont poussées dans les Sleeves, même si certaines cavités du moule sont bloquées.

Sonoco Crellin a pleinement atteint son objectif d'augmenter la productivité et la disponibilité de l'installation en simplifiant la manipulation des pièces. La limite maximale de deux interruptions en 48 heures, fixée initialement, est aujourd'hui même dépassée. « Nous voulons produire, pas réparer », insiste Müller : « Des processus stables sont la condition sine qua non pour une qualité et une reproductibilité maximales des produits médicaux à usage unique. »

Si l'automatisation nécessite parfois une intervention manuelle, l'ensemble de l'installation est conçu de manière à pouvoir ouvrir la protection de sécurité de la manipulation des pièces pendant que la machine d'injection fonctionne. « Il est plus économique de produire des rebuts pendant cette période que de redémarrer complètement le processus d'injection après une panne », explique Ballijns.

Cycles plus courts, consommation d'énergie réduite

Grâce à l'augmentation de la productivité, Sonoco Crellin répond non seulement aux nouvelles exigences des clients, mais cette efficacité accrue constitue également un élément clé du retour sur investissement de l'installation. « Nous garantissons à notre client une stabilité des prix », indique Müller. « Pour continuer à tirer profit de la commande malgré la fluctuation des prix des matières premières, nous devons réaliser des économies à certains endroits. »

Outre une meilleure disponibilité de l'installation, cela concerne surtout le temps de cycle du processus d'injection. Avec actuellement 9,7 secondes, Sonoco, en partenariat avec ENGEL, a réussi à réduire de 20 % le temps de cycle de l'ancienne installation. Sur ce total, 7,2 % sont consacrés à l'injection et au refroidissement, tandis que le robot met 2,5 secondes pour le démoulage. « Nous ne voulions pas perdre de temps avec l'automatisation », insiste Ballijns. Le choix du robot de dépose s'est donc porté sur l'ERC 23 avec le pack d'entraînement speed. « Cela nous permet d'atteindre une vitesse particulièrement élevée de l'axe Z », explique Matthias Hölzer, ingénieur de projet chez ENGEL Automatisierungstechnik à Hagen.

Les moteurs entièrement électriques des machines d'injection ENGEL e-motion contribuent également à cette économie. « Nous sommes en train de convertir tout notre environnement en salles blanches à des machines entièrement électriques », indique Müller. « Cela nous permet d'économiser entre 30 et 40 % d'énergie. »

Au total, 15 machines sont actuellement installées dans la salle blanche de Berkel en Rodenrijs, dont neuf fonctionnent déjà entièrement électriques. Outre les deux machines e-motion pour la fabrication des cuvettes, il y en a notamment deux autres ENGEL e-motion et deux ENGEL e-max. Une salle blanche sans huile, ce qui signifie pour Michael Müller plus qu'une simple efficacité énergétique. « Nous avions dans le passé une fuite d'huile dans la salle blanche », raconte-t-il. « Cela nous coûtait non seulement beaucoup d'argent, mais aussi une semaine complète pour le nettoyage et la nouvelle validation. Nous voulons éliminer complètement ce risque. »

Et ce, non seulement pour renforcer ses avantages dans la concurrence féroce entre fabricants sous contrat, mais aussi pour pouvoir s'adapter rapidement et avec souplesse aux futures exigences des clients, que ce soit dans la technologie médicale ou d'autres secteurs.

Photo : Le système d'automatisation pour l'emballage des cuvettes moulées par injection constitue le cœur de la solution système livrée par ENGEL en une seule source.