Sélection de presses à injecter servo-économes en énergie : Série SK avec jusqu’à 35 % de réduction de la consommation d’énergie pour les applications dans les secteurs de l’automobile et de l’emballage

J'ai passé douze ans à parcourir les chaînes de production de plus de 40 pays. La question que me posent le plus souvent les directeurs d'usine est directe : « Quelle quantité d'énergie pouvons-nous réellement économiser en passant à des machines à servocommande ? » Ayant supervisé les installations de Machines de moulage par injection à économie d'énergie servo de la série SK Dans les usines, de la Turquie au Mexique, je peux vous affirmer que la réponse ne se résume pas à un simple chiffre de brochure. Elle atteint 35 % dans le meilleur des cas, et dépasse systématiquement les 25 % dans presque tous les déploiements concrets que nous avons suivis.

Fonctionnement de la technologie d'économie d'énergie des servomoteurs sur la série SK

Une machine hydraulique classique à cylindrée fixe fait tourner sa pompe à vitesse constante, quelle que soit son activité. Pendant le refroidissement et l'éjection (40 à 60 % du cycle), le moteur tourne toujours à plein régime, pompant l'huile à travers une soupape de décharge et générant de la chaleur. Cette chaleur représente une énergie perdue. Machines à servomoteurs de la série SK Remplacez le moteur à vitesse fixe par un servomoteur directement couplé à une pompe à engrenages. Le servomoteur ne fonctionne qu'à la vitesse nécessaire pour chaque phase : pleine vitesse pendant l'injection, vitesse réduite pendant le maintien de la pression et vitesse quasi nulle pendant le refroidissement.

J'explique cela à mes clients par une analogie : une machine classique est comme un moteur tournant à 3 000 tr/min lorsque la voiture est arrêtée à un feu rouge. Une machine servo-commandée s'arrête au feu et redémarre instantanément dès qu'on appuie sur l'accélérateur. La puissance est disponible en cas de besoin. Lorsqu'elle n'est pas nécessaire, elle n'est tout simplement pas consommée.

Résultats concrets : données énergétiques d'un fabricant turc de pièces automobiles

J'ai suivi un projet de A à Z, du devis à l'installation, pour un fabricant de pièces automobiles à Bursa, en Turquie. Cette usine produit des éléments de garniture intérieure (enjoliveurs de poignées de porte, grilles d'aération et panneaux de commande de tableau de bord) pour un fournisseur de premier rang de marques automobiles européennes. Elle exploitait dix presses hydrauliques conventionnelles d'une capacité de 130 à 180 tonnes, 24 heures sur 24, six jours sur sept.

L'usine avait déjà installé des sous-compteurs sur chaque machine et suivi la consommation pendant trois mois. La consommation moyenne était de 12,4 kWh par heure et par machine. Après les matières premières, la facture d'électricité mensuelle du département de moulage par injection était devenue le principal poste de dépenses variables.

Nous avons proposé de remplacer les dix machines par un mélange de Modèles SK-170 et plusieurs Unités SK-140La conversion a duré six semaines. Après trois mois de suivi de la consommation électrique, les résultats ont été concluants : la consommation est passée de 12,4 kWh/h à 8,1 kWh/h, soit une réduction de 34,7 %. Les temps de cycle ont été améliorés de 0,8 seconde en moyenne, car l’accélération de l’injection du servomoteur est plus rapide que celle d’une pompe à vitesse fixe créant une pression contre une soupape de décharge. La charge de la tour de refroidissement de l’usine a également diminué, car une moindre quantité d’énergie hydraulique était convertie en chaleur.

L'architecture technique derrière une réduction de 35 % de la consommation d'énergie

Trois systèmes fonctionnent de concert. Premièrement, la série SK utilise des servomoteurs synchrones à aimants permanents couplés directement à des pompes à engrenages internes haute pression. Un capteur de pression à la sortie de la pompe fournit un retour d'information en temps réel au contrôleur du servomoteur. Lorsque la pression cible est atteinte, le moteur décélère instantanément ; la boucle de réponse s'effectue en quelques millisecondes. Ce principe diffère fondamentalement de celui d'une pompe à cylindrée variable où le plateau oscillant s'ajuste mécaniquement tandis que le moteur continue de tourner.

Deuxièmement, la mise en veille intelligente se déclenche lorsque la machine est inactive pendant 3 à 5 minutes. Le servomoteur s'arrête complètement. Le contrôleur maintient la position du moule et le chauffage du cylindre. J'ai mesuré une consommation en veille aussi faible que 0,2 kW sur une SK-170, contre 5 à 7 kW pour une machine conventionnelle. Sur une année de production, ces périodes de veille représentent des centaines d'heures.

Troisièmement, le bloc collecteur de la série SK intègre la sortie de la pompe, le transducteur de pression, la soupape de décharge et les distributeurs dans un ensemble compact, avec un volume d'huile interne minimal et des circuits de fluide courts. Un volume interne réduit signifie moins d'huile à pressuriser et donc une perte de charge moindre. Nos ingénieurs de Ningbo testent chaque collecteur sous pression à 250 bars avant son installation sur le châssis de la machine.

Économies d'énergie des servomoteurs vs économies d'énergie des pompes à vitesse variable : la véritable différence

On me pose presque systématiquement cette question lors des salons professionnels : « Pourquoi devrais-je payer pour une servomachine alors qu’une pompe à cylindrée variable permet également d’économiser de l’énergie ? » Permettez-moi de répondre directement, en me basant sur mon expérience de terrain.

Ce sont des chiffres mesurés dans notre cellule de test utilisant des moules Hennecke identiques, de la résine PP ExxonMobil et des analyseurs de puissance Fluke calibrés — et non des estimations calculées.

Guide de configuration de la série SK : Choisir le bon modèle

Force de serrage (tonnage)

Pour les pièces intérieures automobiles en ABS ou en mélanges PC/ABS, utilisez une force de 3 à 5 tonnes par pouce carré de surface projetée. La SK-170, avec une force de fermeture de 170 tonnes (1 700 kN) et un espacement des tirants de 470 mm x 470 mm, convient à la plupart des moules à une ou deux cavités pour les composants de tableau de bord et les inserts de panneaux de porte. Pour les pièces plus grandes, optez pour une force supérieure. modèles de tonnage supérieur dans la gamme de 220 à 360 tonnes.

Volume d'injection et sélection de la vis

Sur la SK-170, trois diamètres de vis (42 mm, 45 mm et 50 mm) permettent d'obtenir des volumes d'injection de 312 cm³, 358 cm³ et 442 cm³ (PS). Pour les emballages à parois fines, la vis de plus petit diamètre, associée à une pression d'injection plus élevée (jusqu'à 2 320 bars), assure une vitesse d'injection plus rapide pour le remplissage des sections fines. Pour les pièces automobiles plus épaisses, la vis de plus grand diamètre offre le volume nécessaire sans temps de récupération excessif.

La géométrie de la vis est aussi importante que son diamètre, et je consacre beaucoup de temps à l'expliquer à mes clients. Les vis standard de la série SK sont disponibles en trois rapports L/D : 22:1, 20:1 et 18,5:1. Le rapport 22:1 offre le temps de séjour le plus long pour les résines techniques comme le PC, le PBT et les nylons chargés de fibres de verre, où une fusion complète et une dispersion optimale des additifs sont essentielles. Le rapport 20:1 est notre spécification la plus courante pour le PP et le PE à usage général : suffisamment long pour une plastification homogène, mais suffisamment court pour éviter un échauffement excessif par cisaillement. Le rapport 18,5:1 convient aux matériaux sensibles au cisaillement comme le PVC rigide, où un temps de séjour excessif risque d'entraîner une dégradation. Nous proposons également une vis avec un rapport L/D de 25:1 en option d'usine pour les applications PA et POM supérieures à 140 tonnes.

Espacement des barres de liaison et ajustement du moule

Voici la spécification que je vois le plus souvent négligée lors de la première prise de contact. Mesurez les dégagements horizontaux et verticaux, en tenant compte des collecteurs d'eau, des raccords de canaux chauds ou des cylindres d'extraction de noyaux qui dépassent des dimensions de la base du moule. L'entraxe carré de 470 mm du SK-170 est compatible avec les moules automobiles et d'emballage standard.

Performances spécifiques à l'application : Intérieurs automobiles et emballages à parois minces

Les pièces intérieures automobiles exigent une précision dimensionnelle et une qualité de surface irréprochable, exemptes de retassures et de lignes d'écoulement. Le servomoteur SK reproduit les profils de pression d'injection à 0,5 bar près, cycle après cycle. J'ai inspecté les enjoliveurs des aérateurs de tableau de bord issus d'une production de 1 000 injections sur le site de Bursa et la régularité de la surface était irréprochable, de la 10e à la 990e injection.

La porte de boîte à gants d'une berline européenne, moulée en PC/ABS sur une SK-170 avec un moule à canaux chauds monocavité, a bénéficié d'une pression de maintien précise à 0,3 bar près, un point crucial pour éviter les retassures autour des bossages de fixation des charnières. Le taux de rebut est tombé sous la barre des 0,5 % dès la première semaine ; l'ancienne machine conventionnelle de 180 tonnes du client affichait un taux de rebut de 3 % dû à des défauts de surface liés à une pression de maintien irrégulière. Pour un insert de garniture de porte en ABS, moulé à deux cavités sur une SK-220, nous avons programmé un profil de pression de maintien par paliers (800 bars pendant 3 secondes, puis 400 bars pendant 4 secondes) et obtenu une stabilité dimensionnelle de 0,15 mm sur toute la longueur de la pièce (350 mm).

Architecture des systèmes hydrauliques

Le circuit hydraulique de la série SK utilise des distributeurs proportionnels à réponse rapide, recevant un signal de commande de 0 à 10 V de l'automate programmable. La vitesse de la vis d'injection peut être profilée sur cinq étapes par cycle : remplissage de la porte, remplissage de la cavité, contrôle du front d'écoulement, décélération en fin de remplissage et transition de garnissage. Chaque changement d'étape s'effectue en moins de 15 millisecondes.

Système de contrôle de précision : automate programmable Siemens et diagnostic à distance

Le contrôleur de la série SK utilise un automate programmable Siemens SIMATIC S7-1200 avec communication Profinet, EtherNet/IP et Modbus TCP, s'intégrant ainsi à la quasi-totalité des systèmes MES et SCADA d'usine. Le processeur gère l'ensemble du séquencement machine, les boucles PID de température du cylindre, l'exécution des profils d'injection et les interverrouillages de sécurité en un seul cycle de balayage inférieur à 2 millisecondes.

Conception de plateaux, conformité aux normes de sécurité CE et éjection multi-étapes

Les plateaux de la série SK sont fabriqués en fonte ductile de haute qualité et traités thermiquement avant usinage. La rigidité des plateaux influe directement sur la qualité des pièces : une déformation de seulement 50 microns se répercute sur les demi-moules, provoquant des bavures sur une face, même avec une force de serrage suffisante. Chaque machine de la série SK expédiée en Europe est conforme aux normes CE (Directive Machines 2006/42/CE) et évaluée selon la norme EN 201.

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