Chez Nipro PharmaPackaging Allemagne, les éjecteurs piCOMPACT® et les ventouses à soufflets en silicone de Piab permettent de maintenir la production. Avec 32 500 cycles par jour, 24 heures sur 24, sept jours sur sept, cette application est l’une de celles qui présentent le plus grand nombre de cycles par unité de temps. Elle constitue donc l’ultime test de fonctionnement et de durée de vie pour tout éjecteur à vide.
Comme c’est souvent le cas dans le secteur pharmaceutique, la fiabilité et l’efficacité sont primordiales. Cela est également vrai pour la fabrication de seringues en verre à usage unique avec canules pour le conditionnement, par exemple, d’injections d’insuline et d’anticoagulant pour le traitement à domicile.
Dans l’entreprise Nipro de Münnerstadt, en Allemagne, les éjecteurs mono-étagés utilisés auparavant ont donc été remplacés par des pompes à vide piCOMPACT® sur deux lignes. Elles sont basées sur la technologie du vide multiniveau COAX® de Piab, qui minimise la consommation d’énergie et offre un maintien sûr et rapide grâce au débit de vide initial élevé. Ainsi, les quatre pompes à vide piCOMPACT® par système chez Nipro, qui fonctionnent en continu depuis février 2020, assurent une stabilité nettement supérieure du processus et donc moins de pertes et de temps morts dus aux arrêts de la machine lors du remplacement des pompes.
Sur les pompes à éjecteur multi-étagé, l’air comprimé entre dans la pompe et est transporté à travers un système de buses d’éjecteur et de chambres de tailles différentes qui agissent comme un « amplificateur de pression ». Des pressions de vide différentes sont créées à chaque ouverture de la chambre, en raison des différents diamètres des buses d’éjecteur. Il existe également une chambre commune dans laquelle la pression de vide est plus importante en raison de la combinaison des pressions de vide dans toutes les autres chambres. La pression atmosphérique à l’extérieur du système se précipite vers l’intérieur pour tenter de créer un équilibre, générant un débit d’air aspiré efficace.
Le niveau plus élevé de la pression de vide dans la chambre commune provoque la fermeture des diaphragmes en caoutchouc ou des clapets sur les ouvertures de la chambre. La seule chambre qui n’est pas scellée est la première chambre d’aspiration où les niveaux de vide les plus élevés sont atteints. Le mélange d’air comprimé utilisé pour générer la basse pression et le débit d’air aspiré sort par l’échappement. Ce processus s’effectue en quelques millisecondes et se répète continuellement au fur et à mesure que le niveau de vide augmente et diminue.
Les éjecteurs multi-étagés utilisent de manière optimale l’énergie stockée dans l’air comprimé grâce à des buses d’air spécialement conçues à cette fin et une série d’éjecteurs de plus en plus larges qui permettent au flux d’air comprimé de se propager par étapes contrôlées. Par conséquent, les rapports typiques entre le débit d’air comprimé et le débit d’air aspiré sont d’un pour trois. Cela signifie que chaque 1 cfm d’air comprimé donne lieu à 3 cfm de débit d’air aspiré.
Le choix de l’éjecteur joue un rôle crucial dans tout système robotique, car il influence considérablement les performances, la vitesse et le temps de fonctionnement du système. L’une des caractéristiques les plus importantes est l’efficacité de l’éjecteur. La vitesse (durée du cycle) sera déterminée en grande partie par la rapidité avec laquelle l’éjecteur peut générer un niveau de vide sûr. Si vous manipulez des matériaux qui fuient et qui présentent des variations (par exemple, des surfaces rondes ou courbées comme dans les seringues), la capacité de débit à des niveaux de vide plus élevés est également importante pour maintenir une fiabilité élevée. La capacité de débit initial est particulièrement importante dans les machines à grande vitesse pour assurer une prise rapide avec une ventouse à soufflets. La technologie de l’éjecteur multi-étagé est 30 à 50 % plus efficace que la technologie correspondante de l’éjecteur mono-étagé, à consommation énergétique égale. La seule « contrepartie » de la technologie de l’éjecteur multi-étagé est un module éjecteur légèrement plus long. Pour utiliser un éjecteur mono-étagé, il est nécessaire de compenser avec une buse d’éjecteur plus grande pour obtenir les mêmes performances. Cela ajoute un coût en termes de consommation d’énergie plus élevée et de vannes plus grandes nécessaires. En outre, le niveau sonore est plus élevé et la production de chaleur est plus importante au cours du processus.
Pour les applications à grande vitesse, telles que les temps de cycle < 50 à 100 ms, la vitesse des vannes a un impact important sur le temps de cycle total. Les vannes à commande directe éliminent le volume supplémentaire nécessaire au remplissage d’air des vannes pilotes (généralement de type soupape). Les vannes à commande directe améliorent le MTBF - Mean Time Before Failure (temps moyen avant panne) car il y a moins de pièces mobiles dans la construction totale de la vanne. La puissance de la vanne détermine également la vitesse.
La plupart des vannes utilisées sur les éjecteurs de style compact avec commandes intégrées sont spécifiées pour une alimentation électrique de 24 VCC avec une tolérance de tension assez faible. Il n’est pas rare que les utilisateurs finaux maîtrisent mal les charges de l’alimentation électrique qu’ils utilisent. Très souvent, la tension d’alimentation combinée à la pression de l’air comprimé est en dehors des spécifications. Afin de minimiser les temps d’arrêt, les constructeurs de machines et les intégrateurs de robots doivent prêter une attention particulière à la plage de tension d’alimentation autorisée lors du choix de l’unité et/ou voir si d’autres caractéristiques sont mises en œuvre pour permettre les fluctuations de la tension d’alimentation. La MLI adaptative est une méthode qui permet de tenir compte des fluctuations de la tension d’alimentation.
« En outre, le piCOMPACT® dispose d’une plage de travail beaucoup plus importante et s’avère beaucoup moins sensible aux fluctuations de l’air comprimé que les éjecteurs à vide mono-étagés que nous avons utilisés jusqu’à présent », a ajouté Daniel Schmitt, ingénieur de projet et d’usine chez Nipro PharmaPackaging Allemagne. « C’est un aspect particulièrement important, car notre production est minutée et ne fonctionne pas en continu. Les éjecteurs à vide piCOMPACT® de Piab sont utilisés au sein de nos installations depuis près d’un an et demi, à l’exception des fêtes, et ont effectué quinze millions de cycles sans problème tout au long de cette période. »
En outre, les éjecteurs COAX® sont jusqu’à deux fois plus rapides que les autres éjecteurs et fournissent un débit trois fois supérieur à celui des éjecteurs à vide classiques avec une consommation d’air identique. L’unité de pompage peut assurer des performances élevées même lorsque la pression d’alimentation est faible ou fluctuante. Cela a été prouvé par des tests comparatifs indépendants effectués auprès de l’institut Fraunhofer Institute pour « Machine Tools and Forming Technology IWU » à Dresde, en Allemagne. Ces derniers ont montré que les éjecteurs Piab utilisent beaucoup moins d’air comprimé pour atteindre les mêmes performances que les éjecteurs d’autres fabricants. Il en résulte alors une réduction du coût de l’alimentation en air comprimé.
Grâce à la dernière édition de piCOMPACT®23 SMART, la fonction d’énergie de base coupe automatiquement l’alimentation en énergie lorsque le vide n’est plus nécessaire dans un système étanche ou semi-étanche. Le seuil d’arrêt et l’hystérésis (de combien le niveau de vide peut chuter avant que l’aspiration ne reprenne) sont entièrement réglables. Cette fonction permet d’économiser de 90 à 95 % de la consommation d’air comprimé dans un cycle de levage. Le système d’économie d’énergie est associé à la détermination automatique du niveau, une fonction qui définit automatiquement des niveaux d’arrêt et de redémarrage optimisés pour l’économie d’énergie dans chaque cycle, en fonction des conditions réelles. La modulation de largeur d’impulsion adaptative (MLI-A) réduit la puissance quand il faut maintenir les électrovannes en position, et assure la puissance maximale au moment de leurs basculements pour avoir un temps de réponse le plus rapide possible. La fonction adaptative permet des fluctuations sur la tension d’alimentation sans conséquence sur la fonctionnalité. Ainsi, la modulation de largeur d’impulsion adaptative réduit considérablement la consommation d’énergie, génère une température plus basse, augmente la robustesse de l’installation et prolonge ainsi la durée de vie de l’unité de préhension.
« Nous sommes très satisfaits du changement apporté aux pompes à vide piCOMPACT® de Piab. Si l’on considère le coût total de possession et que l’on tient compte de la durée de vie nettement plus longue ainsi que de la réduction des temps d’arrêt liés à l’échange qui en découle, de la diminution des rebuts dus aux chutes de seringues et des besoins moindres en air comprimé, son utilisation sur l’ensemble de la durée de vie est plus rentable que la solution précédente », a résumé M. Schmitt, d’un point de vue financier.
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À propos du Nipro Europe Group
Les sociétés de Nipro Europe Group font partie de Nipro Corporation Japan, une entreprise mondiale de premier plan dans le domaine de la santé, fondée en 1954. Avec plus de 29 000 employés dans le monde, Nipro est au service des industries de technologie médicale, pharmaceutique et d’emballage pharmaceutique.
