Technologies de processus innovantes pour une compétitivité accrue

Pour la fabrication de lentilles LED à paroi épaisse, ENGEL a enchaîné deux machines d'injection du type duo lors du Chinaplas. (Image : ENGEL)

Lors de la production de lentilles à paroi épaisse, il est essentiel de concilier une haute qualité optique avec une grande efficacité de fabrication. La technologie multicouche d'ENGEL, équipée d'un refroidissement externe, permet de réaliser cet exploit. (Image : ENGEL)

iQ weight control compense les fluctuations du processus avant même que des rebuts ne se produisent. Le système d'assistance intelligent est disponible aussi bien pour les presses à injection électriques qu'hydrauliques. (Image : ENGEL)

L'accès libre à la salle des outils de la machine d'injection e-victory permet de rapprocher l'automatisation du module de fermeture lors de la fabrication de pointes de pipette. (Image : ENGEL)

L'accès libre à l'atelier d'outillage de la machine d'injection e-victory permet de rapprocher l'automatisation du module de fermeture lors de la fabrication de pointes de pipette. (Image : ENGEL)

Étant donné que les pointes de pipette sont utilisées dans des systèmes d'analyse entièrement automatisés, une qualité reproductible des pièces revêt la plus haute priorité. (Photo : ENGEL)

Étant donné que les pointes de pipette sont utilisées dans des systèmes d'analyse entièrement automatisés, une qualité reproductible des pièces revêt la plus haute priorité. (Image : ENGEL)

« L'innovation est la clé de l'avenir » – sous cette devise, la Chinaplas 2018 se tiendra du 24 au 27 avril à Shanghai. La façon dont les technologies d'injection innovantes peuvent renforcer l'avance concurrentielle et assurer ainsi la compétitivité future sera clairement démontrée par ENGEL sur son stand avec de nombreuses applications passionnantes et présentations technologiques. Lorsqu'il s'agit de produits exigeants, le constructeur de machines d'injection et de solutions avec siège en Autriche fait partie des fournisseurs privilégiés des transformateurs de plastiques en Asie.

La Chinaplas 2018 est placée sous le signe de la croissance « Le climat d'investissement en Chine atteint un nouveau sommet », rapporte Gero Willmeroth, directeur général des ventes et du service chez ENGEL Machinery Shanghai, en amont du plus important salon des plastiques en Asie. « La Chinaplas donnera un nouvel élan à cette évolution. » Non seulement la pression concurrentielle croissante parmi les producteurs locaux de pièces en plastique contribue à cette tendance positive. Des investissements sont réalisés dans la modernisation des parcs de machines ainsi que dans de nouvelles technologies, menant à une efficacité de production et une qualité de produit accrues.

Injection économique de lentilles à paroi épaisse

La zone d'exposition Automotive sur le stand d'ENGEL reflète la tendance à l'utilisation de technologies de processus innovantes. C'est la première fois qu'ENGEL présente à la Chinaplas un procédé multi-composants complexe avec des machines d'injection reliées en chaîne. Sur deux machines d'injection duo, des lentilles LED pour phares de véhicules en PMMA d'une épaisseur de 22 mm sont produites.

De plus en plus, des composants optiques de haute qualité sont fabriqués en plastique. Les matériaux polymères sont plus légers que le verre et offrent aux concepteurs de produits plus de liberté. Le défi consiste cependant à concilier une haute qualité optique avec une efficacité de fabrication élevée. La technologie multicouche développée et brevetée par ENGEL, avec refroidissement externe, permet précisément cette prouesse.

Elle consiste d'abord à produire un pré-forme, puis à la recouvrir de couches supplémentaires du même matériau. La surmoulage permet d'atténuer les défauts de surface de la couche précédemment moulée et d'obtenir ainsi une haute qualité optique. Des études optiques ont montré que les interfaces entre les couches n'affectent pas la performance ni la fonction de l'optique d'éclairage.

Comme le temps de refroidissement en injection augmente avec le carré de l'épaisseur de la paroi, la technologie multicouche augmente considérablement l'efficacité, surtout pour la fabrication de pièces à paroi épaisse. Plusieurs couches fines refroidissent en tout plus rapidement qu'une seule épaisse. De plus, si le corps de la lentille est retiré du moule pour refroidissement, le cycle est encore raccourci. Le refroidissement à l'air prend plus de temps que dans le moule, mais n'est plus comptabilisé dans le cycle.
Pendant la Chinaplas, les corps de lentilles sont produits sur une machine d'injection duo 1060/400 dans un moule à 4 empreintes. Le robot articulé easix intégré à la cellule de fabrication prélève les quatre pièces et les transfère à une station de refroidissement externe. De là, le robot récupère simultanément quatre pré-formes suffisamment refroidies et les dépose dans le moule 4+4 de la machine multi-composants duo 600H/600H/500 équipée d'une table tournante. Deux couches supplémentaires en PMMA sont ensuite injectées, avant que le easix ne retire les lentilles finies. Le cycle dure nettement moins de 3 minutes, alors que les pré-formes refroidissent environ 30 minutes. La durée de refroidissement peut être contrôlée via le nombre de positions de refroidissement dans la station externe.

La connexion d'une machine d'injection standard à une machine à deux composants garantit une très grande flexibilité de production. Les deux machines peuvent également être utilisées indépendamment avec d'autres outils.

ENGEL réalise cette exposition en collaboration avec ses partenaires systèmes, notamment Skymould (Ningbo/Chine), HRSflow (San Polo di Piave/Italie), Innolite (Aachen/Allemagne), Opsira (Weingarten/Allemagne) et Gimatic (Shanghai/Chine). Pour intégrer, en plus des robots et technologies de processus issus de leur propre développement, d'autres unités périphériques et outils, ENGEL a constitué un réseau mondial de partenaires systèmes. « Nous avons des partenaires très solides en Chine, qui connaissent parfaitement les exigences des transformateurs locaux et les mettent en œuvre dans des solutions optimales », explique Willmeroth. « Grâce à la collaboration avec des fournisseurs locaux, nous pouvons garantir une grande efficacité économique même pour des applications exigeantes et maintenir des délais de livraison courts pour l'ensemble de l'installation. »

Concepts légers innovants clés en main

La substitution de matériaux visant à réduire le poids des composants est également une tendance importante dans l'industrie automobile en Chine. Les véhicules électriques y gagnent du terrain. Les transformateurs en Asie ciblent principalement quatre domaines : lentilles LED en PMMA, pièces de couverture en polycarbonate, injection de mousse et technologies composites en matériaux hybrides.

Les technologies composites font l'objet d'un coin dédié aux experts sur le stand d'ENGEL. Dans son centre technologique dédié aux composites légers en Autriche, le constructeur de machines développe, en collaboration avec des partenaires et universités, des procédés composites particulièrement économiques, accélérant ainsi l'intégration des technologies composites dans la production automobile en série. Qu'il s'agisse de HP-RTM, SMC, de la transformation de semi-finis thermoplastiques comme des feuilles organiques ou des bandes, ou de technologies réactives thermoplastiques comme la polymérisation in-situ (T-RTM), les développeurs d'ENGEL travaillent sur toutes les technologies innovantes actuelles et ont déjà réalisé plusieurs étapes importantes à l'international. La forte compétence d'ENGEL en automatisation et solutions systémiques s'est révélée être un facteur clé de succès. Avec la v-duo, ENGEL propose également une gamme de machines spécialement conçues pour l'industrie des composites.

Traitement sans retouches du silicone liquide

L'électromobilité nécessite non seulement de nouvelles méthodes de transformation, mais aussi de nouvelles solutions constructives. Pour faire passer les câbles en toute sécurité du moteur à l'habitacle, les véhicules électriques requièrent une plus grande diversité de joints d'étanchéité pour passages de câbles que les véhicules à moteur à combustion. Pendant la Chinaplas, ENGEL produit à partir de silicone liquide (LSR) des joints pour câbles individuels, présentant une structure particulièrement fine. Pour traiter le LSR à viscosité extrêmement faible de manière précise et économique, une machine d'injection sans montant e-victory 50/80 avec unité d'injection électrique est utilisée. Le diviseur de force breveté garantit que, lors de l'ouverture du moule, la plaque de fixation mobile suit précisément la forme de l'outil et répartit uniformément la force de fermeture. Ainsi, toutes les cavités sont maintenues avec la même force, assurant une compression uniforme de l'outil et une qualité constante des pièces. « Ce qui permet une fabrication sans retouches ni bavures, c'est la production sans bavures, rendant économiquement possible la production de composants high-tech en silicone liquide par injection », souligne Willmeroth. Le silicone liquide est de plus en plus utilisé en Chine. Outre les joints pour diverses applications, de plus en plus de micro-composants, par exemple pour les téléphones mobiles ou la technologie médicale, sont fabriqués sur des machines ENGEL sans montant en LSR.

ENGEL présente la transformation du silicone liquide en partenariat avec Elmet Elastomere Produktions- und Dienstleistungs-GmbH (Oftering, Autriche). Dans cette application, Elmet fournit l'outil à 4 cavités et le système de dosage LSR intégré dans la commande CC300 de la machine e-victory.

Solution en salle blanche intégrée sur un espace réduit

Une autre première dans le domaine médical est la présentation d'une cellule de fabrication hautement intégrée pour la production de pointes de pipette en salle blanche. Cet exposé résulte également d'une coopération européenne-chinoise. ENGEL, Waldorf Technik (Engen, Allemagne) et Wellmei Mold (Dongguan, Chine) ont mis en commun leur savoir-faire et leur expérience dans la fabrication de pièces de précision médicales, en adaptant la solution système aux exigences spécifiques des transformateurs chinois.

Comme les pointes de pipette sont utilisées dans la diagnostic médical pour des systèmes d'analyse entièrement automatisés, la qualité reproductible des pièces est une priorité absolue. En tant que produit de masse, elles subissent également une pression de coûts très forte. Pour combiner un processus stable avec une haute rentabilité, les partenaires intègrent une machine d'injection sans montant e-victory d'ENGEL avec un outil de précision à 32 canaux et une automatisation à grande vitesse de Waldorf Technik dans un espace extrêmement compact. L'accès libre à la zone d'outil permet de rapprocher encore davantage l'automatisation de l'unité de fermeture de la machine e-victory.

L'unité d'injection électrique de la machine hybride garantit une très haute précision lors de l'injection du matériau fondu. Pour compenser également les variations des conditions ambiantes et du matériau brut, le système de contrôle de poids iQ est utilisé. Ce système d'assistance, faisant partie du programme inject 4.0 d'ENGEL, analyse en temps réel la courbe de pression pendant l'injection et compare les valeurs mesurées à un cycle de référence. Pour chaque injection, le profil d'injection, le point de commutation et le profil de surpression sont automatiquement ajustés en fonction des conditions actuelles, maintenant ainsi le volume de matière injectée constant tout au long de la fabrication. Cela permet de prévenir de manière proactive tout rejet.

L'automatisation constitue une autre clé pour garantir une qualité constante des pièces dans cette application. La solution d'automatisation développée par Waldorf Technik prélève en rythme de cycle 32 pointes de pipette dans l'outil et dépose en groupes de 96 cavités dans des racks. Toutes les 18 secondes, 96 pointes de pipette sont évacuées de la cellule de production encapsulée en salle blanche.

En pratique, les étapes en aval telles que le contrôle qualité ou l'emballage s'enchaînent de plus en plus souvent directement après l'étape d'injection. En exemple des différents processus en aval, un robot collaboratif de type Sawyer de Rethink Robotics (Boston, USA) récupère les racks remplis à la fin du processus de fabrication. La particularité des robots collaboratifs est qu'ils ne nécessitent pas de cage de protection et peuvent travailler en toute sécurité aux côtés des employés.

inject 4.0 : Qualité constante sans connaissances spécialisées

Grâce à des systèmes d'assistance intelligents comme iQ weight control, ENGEL facilite particulièrement la tâche à ses clients pour garantir une qualité constante des pièces, même sans connaissances spécialisées. Les systèmes iQ analysent en continu les paramètres critiques du processus et ajustent automatiquement chaque cycle. Le résultat est une machine d'injection auto-optimisée.

La montée en intelligence des commandes de machines est une caractéristique essentielle de la smart factory, qui définit l'objectif de l'industrie 4.0. De plus, la mise en réseau des systèmes de production ainsi que l'utilisation systématique des données machine, processus et production contribuent à augmenter la productivité, la qualité et la flexibilité de la fabrication. Sous le nom inject 4.0, ENGEL propose déjà aujourd'hui une gamme de produits et solutions éprouvés, largement utilisés dans la pratique, pour la numérisation et la connectivité de la fabrication par injection, qui apportent une grande valeur, tant individuellement qu'en tant que partie intégrante d'une stratégie de numérisation globale. « Pas à pas vers la smart factory, tel est le credo de nos clients », déclare Willmeroth.

La fabrication de logos inject 4.0 sur une machine d'injection entièrement électrique sans montant e-motion 80 TL illustre concrètement le potentiel des solutions inject 4.0. La commande CC300 de la machine permet de simuler des conditions de processus variables pour suivre la régulation automatique via les systèmes d'assistance intelligents sur l'écran. Alors que iQ weight control maintient le volume de matière fondu injecté constant tout au long du cycle, iQ clamp control calcule la force de fermeture optimale et l'ajuste automatiquement. « Avec cette machine d'injection auto-optimisée, nous facilitons la tâche aux transformateurs pour exploiter tout le potentiel d'efficacité et de qualité offert par nos machines et technologies », explique Gero Willmeroth. « Les premières machines équipées d'iQ sont déjà en service en Chine. »

ENGEL lors de la Chinaplas 2018 : Hall 5.1, Stand E71