Fonctionnement économe en ressources de machines à mesurer tridimensionnelles de très haute précision
Par Svenja Schadek, responsable du support commercial et du développement d’activités, division Manufacturing Intelligence d’Hexagon
Engineering Reality 2024 Numéro 1
Accélérer la fabrication intelligente
Les fabricants sont de plus en plus contraints d’adopter des pratiques et des technologies durables qui réduisent leur empreinte carbone et leur consommation d’énergie. En arrêtant automatiquement le flux d’air comprimé pendant les périodes d’inactivité, les machines à mesurer tridimensionnelles de très haute précision peuvent désormais contribuer à réduire la consommation d’énergie et les émissions de carbone.
Aujourd’hui, les fabricants doivent relever un défi clé : rendre leurs opérations plus durables. Presque tous les secteurs sont de plus en plus contraints de réduire leur consommation d’énergie et leur empreinte carbone. Se concentrer uniquement sur l’amélioration de la qualité des produits et de la compétitivité sans tenir compte des impacts environnementaux n’est plus possible. Parallèlement, sur des marchés hautement concurrentiels où les chaînes d’approvisionnement sont confrontées à une forte inflation, la diminution des coûts énergétiques est devenue encore plus cruciale.
Les fabricants recherchent dans le domaine de la métrologie des technologies qui les aident à obtenir des résultats de meilleure qualité tout en étant plus efficaces et productifs.
Plusieurs solutions établies favorisent déjà les efforts de réduction des coûts d’énergie. Sur les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT), elles englobent l’arrêt automatique de la MMT lorsque celle-ci est inactive, tout en la maintenant opérationnelle. Une autre solution consiste à couper le flux d’air comprimé vers les paliers à air après une certaine période d’inactivité de la machine.
Très haute précision de mesure avec une meilleure consommation d’énergie
Bien que ces pratiques soient assez courantes sur les MMT dotées de capacités de mesure standard, elles n’ont jusqu’à présent pas été mises en œuvre sur les machines les plus précises d’Hexagon, qui fournissent une précision submicronique.
Cela a changé avec le lancement récent de la dernière génération d’une gamme de MMT de très haute précision. Ces machines sont non seulement capables de mesurer avec une précision inférieure au micron, mais sont également dotées d’un mode d’économie d’énergie (appelé Mode Eco+), qui aide à réduire la consommation d’énergie.
Figure 1. Les MMT de très haute précision utilisent des paliers à air sur les axes mobiles pour assurer un positionnement rapide et répétable.
Cette fonction standard coupe l’air fourni aux paliers à air de la MMT après une certaine période d’inactivité de la machine. Comme la consommation d’énergie d’une machine à mesurer tridimensionnelle est principalement due à l’alimentation en air comprimé nécessaire au bon fonctionnement des systèmes d’entraînement d’axes, cette fonctionnalité peut réduire considérablement la consommation d’énergie.
Elle peut diminuer la consommation d’air comprimé jusqu’à 100 % lorsque la MMT est inactive, ce qui baisse considérablement les coûts d’exploitation tout en contribuant à une fabrication plus durable. Les économies d’énergie totales dépendent du mode de fonctionnement habituel d’une MMT.
Aucune interruption du workflow
Pour garantir la facilité d’utilisation et donc le potentiel d’économie d’énergie maximal, les aspects suivants doivent être pris en compte :
Figure 2. Les paliers à air (orange) glissent facilement sur les guidages (vert) et garantissent un fonctionnement sans usure et sans entretien.
- Le délai d’activation du mode d’économie doit correspondre à l’environnement de travail spécifique. Les opérateurs doivent pouvoir le régler selon leurs besoins
- La réactivation de la MMT doit être automatique, soit au démarrage d’une routine de mesure, soit lors d’un déplacement manuel de la machine. Cela ne devrait pas faire l’objet d’une longue étude, et la MMT doit être immédiatement opérationnelle avec toutes ses fonctionnalités
Cette gamme particulière de MMT est choisie par les fabricants en quête d’une précision maximale et d’une faible incertitude de mesure. Ces derniers attendent des résultats fiables et reproductibles à chaque fois.
Il a fallu effectuer une conception, une ingénierie et de nombreux tests minutieux pour s’assurer que la nouvelle fonctionnalité n’entravait pas les performances de la machine, en particulier au niveau de la précision et de la fiabilité. Parmi les innovations se trouvent des vannes spécifiques pour couper l’air comprimé et le développement d’une fonctionnalité firmware automatique
Réduction des coûts
Les économies auxquelles les opérateurs peuvent s’attendre dépendent de deux aspects principaux :
- Le temps de repos de la MMT – c’est-à-dire la durée pendant laquelle elle est active mais pas utilisée
- Les coûts énergétiques locaux.
En supposant qu’une MMT de très haute précision standard consomme 125 l.n./min et qu’un compresseur standard ait besoin de 0,11 kWh/Nm³, à un prix de 0,21 euro par kWh, les coûts s’élèveraient à environ 4,10 euros par jour. Si nous supposons aussi que la MMT est toujours active, ce qui n’est pas inhabituel pour les MMT de très haute précision, les coûts énergétiques atteindraient environ 1 500 euros par an.
Le mode d’économie d’énergie réduit la consommation d’air à 0 l.n./min. S’il est actif un tiers du temps, ce qui peut inclure les nuits et les week-ends, les économies pourraient représenter environ 500 euros par MMT par an
En utilisant le facteur d’émission donné par l’Agence fédérale allemande de l’environnement (UBA) pour 2021, lorsque le mode Eco+ est actif à 30 % sur une année, l’empreinte carbone d’un fabricant diminuerait de 1 200 kilogrammes de CO2 e – comparable à environ 10 % du CO2 moyen par habitant en Allemagne.
Économiser de l’air permet d’économiser de l’énergie et de réduire les coûts d’exploitation tout en contribuant à un avenir de fabrication plus durable.
