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La production d'emballage innovant demande de l'air comprimé sans huile, produit d'une manière efficace et fiable

Auteur : Othmar Hauser, Gardner Denver Schweiz AG, Division CompAir, CH-Winterthur

Sur son site de Weinfelden, en Suisse, Model AG exploite une usine de production intégrée de papier et d'emballage, qui est régulièrement récompensée pour ses présentoirs et ses solutions d'emballage innovants. La société opère actuellement une conversion progressive de sa production d'air comprimé vers des compresseurs à vis, à vitesse régulée sans huile et, ce faisant, accorde une grande importance à l'efficacité et la fiabilité de l'alimentation.

Depuis son siège social de Weinfelden, en Suisse, le Model Group couvre toute la chaîne du processus de production de l'emballage : depuis le papier recyclé, jusqu'au carton ondulé de grande qualité, en passant par l'emballage imprimé et assemblé avec une conception innovante et promotionnelle. Cela exige une large gamme de machines et de systèmes.

Excellentes Idées pour présentoirs et emballages innovants

Sur une année, deux machines à papier avec une largeur de travail de 250 cm produisent 177 000 tonnes de papier avec des grammages allant de 100 à 230g/m 2 .

Dans l'une des usines de fabrication de carton ondulé les plus productives du monde, avec une capacité de 180 millions de m 2 /a, le papier est transformé en carton ondulé. C'est dans la troisième étape du procédé, la production d'emballage, qu'a lieu le plus grand nombre d'opérations, tels que la coupe, l'impression par diverses méthodes, le pliage, le marquage, le collage et la palettisation. C'est grâce à son haut niveau de flexibilité que le groupe Model est capable de fonctionner dans un secteur extrêmement dynamique (l'emballage), qui se caractérise par des achats en ligne et l'augmentation de la variété des designs.


Chariot Evian
Le présentoir Évian développé par Model AG a reçu le prix allemand de l'emballage . Bien que les étagères semblent flotter au-dessus du court de tennis de Wimbledon, chacune d'elles peut supporter une charge de 10 kg. Un total de 108 bouteilles de 500 ml sont rangées dans le présentoir.

Nécessaire pratiquement partout, l'air comprimé est une source d'énergie et un moyen de traitement

Il est facile de répondre à la question de savoir où est utilisé l'air comprimé dans ces procédés, explique Ernst Herzog, directeur technique chez Model AG : « Il est toujours là, partout ». Nous ne pouvons produire aucun produit sans air comprimé ». Dans les systèmes de papier et de carton ondulé, la plupart des nombreuses vannes de commande qui sont installées sont commandées par l'air comprimé. En plus, le procédé inclut des étapes teles que le soufflage ou l'alimentation du papier à travers la section de séchage dans lesquelles l'air comprimé entre en contact direct avec le papier ou le carton ondulé et participe au procédé de fabrication. Qui plus est, les caméras et les systèmes de traitement d'image du système d'assurance qualité de la production intégré sont refroidis par des buses à tourbillon, c'est à dire avec de l'air comprimé.

La production d'emballages utilise également une grande variété de composants et d'actionneurs pneumatiques . Les principaux composants utilisés dans le domaine sont des pinces, des cylindres et des manipulateurs pneumatiques..

Manipulation à air comprimé CompAir

Remplacement progressif des compresseurs

L'air comprimé était produit initialement par quatre compresseurs à piston lubrifiés à l'huile de la gamme « Champion » de CompAir. Ces machines - deux dans chaque station - produisent 8,8 ou 17,6 m 3 /min d'air comprimé à mi-charge ou à pleine charge. et le font d'une manière extrêmement économe en énergie, grâce à de faibles perte de pression, des périodes hors charge minimales et une technologie élaborée

Model AG a voulu remplacer les stations d'air comprimé pour deux raisons. Ernst Herzog : « Les machines à piston approchaient la fin de leur durée de vie. Comme la fiabilité de l'alimentation est primordiale pour nous, il fallait remplacer les machines en temps opportun. En outre, un grand nombre de nos clients opèrent dans l'industrie alimentaire, secteur de plus en plus sensible et exigeant, en particulier là où une pénétration potentielle de corps étrangers dans l'emballage peut se produire. La solution était claire pour nous, c'était une conversion progressive vers la production d'air comprimé sans huile.

En 18 mois, trois des quatre compresseurs à pistons lubrifiés à l'huile avaient été remplacés chacun par un compresseur à vis sans huile. Des machines de différentes capacités ont été installées pour pouvoir générer tous les profils de consommation, préalablement déterminés par CompAir en se basant sur d'efficaces mesures et analyses pointues sur une machines de forte puissance (300 kW) a été utilisée, fournissant un maximum de 42 m 3 /min d'air comprimé au réseau de 6,8 bars. Avec un moteur de 150 kW et une puissance maximale de 23 m 3 /min, les deux autres compresseurs sont beaucoup plus petits.


Photo de l'usine de Paper Systems

Dans les systèmes de papier et de carton ondulé, la plupart des nombreuses vannes de commande qui sont installées sont commandées par l'air comprimé. En plus, le procédé inclut des étapes teles que le soufflage ou l'alimentation du papier à travers la section de séchage dans lesquelles l'air comprimé entre en contact direct avec le papier ou le carton ondulé et participe au procédé de fabrication.

Trois compresseurs à vis sans huile
Les compresseurs à piston ont été progressivement remplacés par trois compresseurs à vis sans huile à vitesse régulée. Sur la photo : le grand compresseur à vis avec un entraînement de 300 kW qui fournit un maximum de 42 m3 / min d'air comprimé au réseau de 6,8 bars.

Trois compresseurs à vitesse régulée - Un contrôleur de niveau supérieur

Les compresseurs de la série D s'avèrent fiables dans toute application où les utilisateurs ont besoin d'une alimentation efficace et fiable en air comprimé sans huile et de haute qualité. Les avantages des rotors bénéficiant de traitement spécifique assurent de faibles pertes de charge à l'aide d'un joint labyrinthe sans contact et donc sans usure empêchant la pénétration de corps étrangers dans la chambre de compression. Toutes les pièces mobiles, tels que les paliers à rouleaux et le système de refroidissement, sont de bonnes dimensions de telle sorte que les compresseurs peuvent atteindre des durées de vie longues. L'interface homme-machine est facile à utiliser grâce à une commande à microprocesseurs à écran tactile moderne. Les messages d'alarme et les données liées à l'entretien sont transmis aux systèmes de contrôle de niveau supérieur via une interface.

Les trois compresseurs sont à vitesse régulée et sont donc en mesure d'ajuster précisément le volume d'air comprimé produit en fonction de la demande spécifique. En pratique, cela permet d'économiser jusqu'à 40 % d'énergie. Un dispositif de commande de niveau supérieur assure que la combinaison de compresseurs la plus économique est utilisée pour produire le débit volumique nécessaire à un instant donné. Malgré le fonctionnement continu des principaux consommateurs, de grandes fluctuations sont possibles : dans la production et de traitement du papier, il y a des étapes de traitement qui nécessitent temporairement une très grande quantité d'air comprimé.


L'étape suivante : l'utilisation de la chaleur résiduelle.

Même si le quatrième compresseur à piston lubrifié à l'huile n'a pas encore été remplacé, l'objectif de produire de l'air comprimé sans huile a (presque) été atteint, car cette machine reste disponible en tant que système auxiliaire. Néanmoins, cette machine sera bientôt également remplacée. Dans le cadre de cet investissement, l'une des deux stations d'air comprimé doit être transformée afin que la chaleur résiduelle provenant des compresseurs puisse être utilisée. Ernst Herzog : « Nous aurions aimé avoir fait cela il y a longtemps et dans la production de papier il y a un besoin de chaleur toute l'année, par exemple, pour le chauffage de l'eau de pulvérisation. Cependant, les utilisateurs de chaleur sont situés assez loin de la station.

Nous allons donc attendre jusqu'à ce que tous nos nouveaux systèmes soient installés et voir ensuite où la récupération de chaleur apporterait le plus d'avantages en termes d'énergie ».

Les économies d'énergie comprennent divers « éléments clés »

Parallèlement aux investissements en nouveaux compresseurs, Model AG a beaucoup travaillé, encore une fois avec le support de CompAir, à optimiser le réseau d'air comprimé. Les diamètres des principales conduites ont été augmentés et chaque machine dispose désormais d'une vanne d'isolement. Ernst Herzog : « Lorsque l'opérateur arrête la machine en utilisant l'interrupteur principal, la vanne se ferme automatiquement. Par conséquent et grâce également aux nouvelles conduites, nous avons réussi à réduire de manière significative les fuites ». En outre, la perte de pression dans le réseau d'air comprimé a été sensiblement réduite, ce qui augmente l'efficacité.


Contrôleur à microprocesseur avec tactile
Les quatre compresseurs sont divisés en deux stations qui fournissent le même réseau. Un contrôleur à microprocesseur avec écran tactile facilite l'utilisation de l'interface homme-machine.

En outre, un grand nombre de nos clients opèrent dans l'industrie alimentaire, secteur de plus en plus sensible et exigeant, en particulier là où une pénétration potentielle de corps étrangers dans l'emballage peut se produire. La solution pour nous était claire et progressive. »

Ernst Herzog, Directeur technique chez Model AG

 

« La disponibilité est la règle du jeu »

Parallèlement à l'efficacité de l'alimentation en air comprimé et de la qualité de l'air comprimé, la fiabilité de l'alimentation est primordiale pour Model AG. Ernst Herzog : « Pour nous, la disponibilité est la règle du jeu » C'est dans cet esprit que nous avons également mis en place un plan de maintenance. Les techniciens de maintenance et le service Après-Vente CompAir échangent téléphoniquement tous les mois : « Une conversation est plus efficace qu'un rapport ou un transfert de données électroniques, car la discussion peut aller dans les détails ». Si une pièce d'usure est nécessaire, elle est immédiatement disponible car CompAir dispose d'un magasin de pièces de rechange sur place. De plus, le personnel et les responsables de la maintenance dans la salle de contrôle de l'énergie sont formés par CompAir.

Intégré dans la gestion de l'énergie

Pour ses papeteries à Weinfelden, en Suisse, Model AG a mis en œuvre un système de gestion de l'énergie certifié ISO 50001: 2011 et est tenu par conséquent d'optimiser en permanence tous les systèmes de production en termes de consommation d'énergie. Les responsables prennent cette tâche vraiment au sérieux - y compris pendant la phase de planification et pendant le fonctionnement de l'alimentation en air comprimé. D'autant plus que l'investissement des nouveaux compresseurs sans huile a été financé par le programme suisse « Pro EDA » (programme du système d'air comprimé écoénergétique).

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