La méchatronique aide les OEM à réduire les coûts
Des outils de conception virtuelle permettent aux fabricants de machines de construire moins de prototypes, d'économiser de l'énergie et de commercialiser plus rapidement leurs produits.
Par John Pritchard, responsable marketing produit de commande de mouvement Kinetix au niveau mondial chez Rockwell Automation
Les utilisateurs finaux recherchent des machines qui produisent moins de déchets et
utilisent de façon optimale les ressources telles que l'eau et l'énergie pour soutenir leurs initiatives durables. Parallèlement, les OEM savent qu'en passant moins de temps à construire une machine, ils peuvent baisser leurs coûts d'ingénierie, accélérer la mise sur le marché de leur produit et améliorer leur résultat net.
Un nouveau concept gagne du terrain et aide les OEM a atteindre leurs objectifs commerciaux clés. La méchatronique — l'association de l'ingénierie et de la mécanique — est une approche collaborative et interdisciplinaire de la conception des machines.
Elle aide les OEM à conjuguer leurs processus d'ingénierie pour accélérer la mise sur le marché et réduire les coûts de conception et de développement. Elle permet également d'assurer une production plus durable et représente une solution gagnante aussi bien pour les OEM que pour leurs clients.
Le logiciel Motion Analyzer de Rockwell Automation permet aux fabricants de machines de sélectionner, dimensionner et optimiser plus vite et plus facilement les systèmes de commande de mouvement. Les ingénieurs entrent simplement les informations relatives à la charge et au mouvement qui doit être imprimé. Dans le menu déroulant, les concepteurs peuvent ensuite sélectionner (par exemple) l'actionneur, sans besoin d'élaborer des calculs complexes ou des spécifications de conversion dans les fiches techniques du fabricant.
La méchatronique permet d'obtenir une conception optimisée pour des commandes hautement performantes. La construction coûte ainsi moins cher et vous consommez moins d'énergie. Grâce à l'outil de conception virtuelle, vous construisez moins de prototypes et réalisez des économies supplémentaires. Ce dernier vous permet, par exemple, d'analyser la fiabilité du fonctionnement de la machine en associant la mécanique aux commandes pour analyser, optimiser, simuler et choisir un environnement virtuel avant d'opter pour la conception finale.
La méchatronique à l'oeuvre
Voici un exemple de méchatronique appliquée. Une société utilise le thermoformage pour indexer un produit plastique à 400 pièces par minute. Elle souhaite doubler le rendement, ce qui exige d'accélérer le positionnement, et réduire les pertes dues aux déclenchements à vide.
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La transmission à chaîne était responsable de la plupart des pertes et de l'instabilité du système, ce qui aboutissait à un fonctionnement du moteur à 98 % de la limite thermique et causait des déclenchements à vide et des pertes de matériaux. La conception d'origine empêchait également d'accélérer le fonctionnement de la machine. L'approche méchatronique a consisté à :
1. Analyser le système.
2. Identifier le convoyeur à chaîne à privilégier.
3. Optimiser la nouvelle solution en la faisant reposer sur une boîte à engrenages avec servo.
4. Simuler le système pour en vérifier la stabilité et les performances thermiques.
L'approche méchatronique a aidé la société à atteindre ses objectifs. Les pertes dues à la transmission ont été réduites. La taille du variateur est passée de 13,5 à 4 kW, les pertes dues aux déclenchements à vide ont été éliminées et la vitesse de la ligne a été augmentée grâce à un meilleur rendement par machine.
Une autre société a fait l'expérience des avantages offerts par la méchatronique. Les opérations ciblées concernaient le déplacement de plaques de verre de plus de 300 kg à travers différentes étapes de traitement. La société souhaitait augmenter son rendement en accélérant la vitesse de la ligne tout en améliorant la qualité grâce à une meilleure stabilité et en réduisant les gaspillages grâce à un espacement plus précis. L'approche d'origine incluait un moteur plus puissant, un variateur et un ensemble d'équipements à forte consommation d'énergie pour un résultat qui ne réduisait que faiblement les gaspillages. La transmission était responsable de 82 % des pertes méchatroniques. La machine principale, dont la fonction est de positionner les plaques de verre, ne comptait, quant à elle, que pour 7 %.
L'approche méchatronique a consisté à analyser la totalité du système, à identifier la transmission en tant qu'élément prioritaire, à optimiser la conception en la faisant reposer sur une unité moteur-variateur intégrée et à simuler la solution pour en vérifier la précision. Là aussi, les objectifs ont été atteints. Après la mise en oeuvre des principes de conception méchatroniques, les pertes dues à la transmission ont été réduites et l'énergie consommée par moteur a baissé de 905 à 131 W, soit une réduction globale de 15,5 kW pour l'ensemble de la machine. La vitesse de la ligne a pu être augmentée et le rendement et les gaspillages ont été réduits grâce à une meilleure précision.
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Les avantages que vous pouvez tirer de la méchatronique incluent :
Des machines plus rentables. La valeur d'un actif est étroitement liée à sa capacité à produire (pièces par minute x OEE). En optimisant la conception, on peut améliorer le rendement de la machine sans coût supplémentaire.
Une solution durable. Les gestionnaires tout comme les opérateurs sont de plus en plus concernés par les problèmes d'environnement. Grâce à l'analyse de l'efficacité, il est possible de réduire la consommation énergétique et les gaspillages.
Une plus grande agilité. En raccourcissant les délais d'exécution, il est possible d'accepter d'avantage de commandes, voire d'arrondir la facture. Le prototypage virtuel réduit les temps de conception, de développement et de livraison.
Mitigation des risques. Toute solution a son lot de risques associés. La simulation permet de les réduire en anticipant le résultat potentiel d'un changement avant que ce dernier ne soit mis en oeuvre.
Les outils de simulation permettent de réduire le temps de conception et aident à détecter des erreurs potentielles qui auraient pu se déclarer bien plus avant dans le processus de développement. Plus important encore, en améliorant la disponibilité, en optimisant les performances et l'utilisation énergétique et en accélérant la mise sur le marché, l'analyseur de mouvement ne peut que séduire les clients et augmenter vos résultats.
Pour de plus amples informations, contactez-nous par email à l’adresse : info_at@ra.rockwell.com ref : Mechatronics
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