Palletiser - Plaques Isomo (ISOMO)
16/11/2011
Ce que savent sans doute peu de lecteurs, c’est que le nom Isomo provient de «ISOlation» et «Moderne». Cette marque connue de plaques en polystyrène
expansé est aussi appelée styromousse chez nous. La société qui fabrique les plaques Isomo est établie à Courtrai. Elle a été fondée en 1956 et appartient toujours à la famille Vereecke.
Isomo commercialise 40% de sa production en Belgique. Mais la France est un marché important qui connaît un potentiel de croissance, l’opportunité se trouvant dans les petits formats. L’année dernière, ce marché a pris une rapide envolée et il fallait s’y attaquer au plus tôt. Le problème était que la ligne de conditionnement pour les petits formats connaissait un goulot d’étranglement et qu’il n’était pas possible de travailler de manière rentable. Malgré tout, des efforts humains et mécaniques ont été déployés pour assurer un conditionnement semi-manuel, ce qui a permis de faire une percée sur ce nouveau marché. Depuis le mois d’août dernier, c’est une nouvelle ligne robotisée qui conditionne les petits formats. Outre un doublement de la capacité d’emballage, cette division est passée de trois à deux équipes de travail. Le résultat est que, grâce à cet investissement d’un demi-million d’euros, la pénétration de ce marché français a généré de beaux résultats pour l’entreprise.
La fabrication de plaques Isomo
La matière première des plaques Isomo est du polystyrène expansé. Elle a été élaborée par BASF dans les années 1950. Le brevet ayant pris fin, plusieurs sociétés proposent ce matériau aujourd’hui sur le marché. Il en existe deux sortes: le polystyrène blanc plus pur, et le polystyrène noir travaillé avec du carbone. Ce dernier dispose de meilleures caractéristiques isolantes (y compris contre le bruit). Selon les caractéristiques finales, on ajoute des additifs au polystyrène (fabrication de versions ininflammables…).
Le produit de base fourni est constitué de microcellules et ressemble à du sucre en poudre. La paroi externe est en polystyrène et l’intérieur est constitué de gaz pentane comme agent gonflant. Lors du chauffage du matériau, le gaz gonflant détend les cellules jusqu’à cinquante fois, de l’air étant alors envoyé dans les cellules. Dans la première étape de production batch, la poudre est expansée dans un silo via l’injection de vapeur jusqu’à obtenir de gros grains de polystyrène creux. La taille du grain dépend de la vapeur que l’on introduit. Le degré d’expansion varie en fonction de la densité de la future plaque. Après un premier séchage forcé, les grains sont stockés pendant un temps donné dans des silos où ils continuent de sécher.
L’étape suivante consiste à amener, depuis le silo via un transport aérien, la bonne quantité de grains dans une matrice. Ces grains subissent une nouvelle expansion via l’injection de vapeur. Du fait du volume limité (le creux de matrice a une taille de 6 x 1.2 m x 1 m), les grains expansés sont pressés les uns aux autres et fondent pour créer un bloc homogène contenant énormément d’air (environ 95% du volume). Les grains de polystyrène forment une adhésion totale et fermée entre eux.
Le bloc est stocké plusieurs jours dans l’entrepôt, jusqu’à finalisation complète de la réaction. La troisième étape est la découpe du bloc qui a lieu en trois phases. Il y a la découpe selon l’épaisseur. Une large variété d’épaisseurs est proposée aux clients en fonction des applications: d’une épaisseur de quelques mm jusqu’à plusieurs dizaines de cm. Bien souvent, on essaie de garder des épaisseurs identiques par bloc ou de les limiter à trois épaisseurs au maximum. La seconde phase est la découpe en largeur (largeurs classiques: 1,2 m et 1 m et depuis peu, 0,6 m). Au dernier poste de travail, les plaques sont découpées à longueur, jadis principalement des longueurs de 2 m, aujourd’hui des longueurs variées à partir de 33 cm. La découpe est mécanique et s’effectue avec des fils de cuivre tendus qui sont chauffés via leur résistance électrique. On «fond» le fil tendu à travers le bloc, ce qui permet d’obtenir simultanément une soudure de la couche de coupe et une surface égale. Le réglage de la position des fils a lieu manuellement. Les blocs passent par les trois postes de travail via un convoyeur à bande et sont coupés automatiquement.
Sur base de références
L’étape suivante est le conditionnement des plaques. Auparavant, il s’agissait principalement de plaques d’une longueur de 2 m. Pour leur conditionnement (l’enroulement d’un film plastique autour de plusieurs plaques pour faciliter le transport), une machine a été acquise fin des années 1990. Via un convoyeur à bande, les blocs découpés étaient transportés jusqu’à la machine de conditionnement. Les plaques étaient alors déchargées et posées manuellement sur la machine où elles étaient enveloppées d’un film qui était finalement soudé. Les paquets étaient déchargés manuellement de la machine et placés sur une palette.
En France, il existe un marché important de particuliers bricoleurs qui recherchent des petits formats de plaques. Pour les travaux de rénovation et d’isolation de façades, on utilise aussi des plaques plus petites. Là où on atteint une cadence de production de 60 m³/heure pour les grandes plaques, cette vitesse tombe à 30 m³/heure pour les petits gabarits. Ceci entraînait une mise à l’arrêt de la machine de découpe. En d’autres mots: le rendement global de la production chutait de manière drastique et le coût de revient des petits formats devenait trop élevé. Un coût que l’on ne pouvait pas répercuter correctement sur le prix de vente.
Néanmoins, pour ne pas abandonner ce marché, il a été décidé fin 2010 d’agencer une ligne spécifique pour ces petits formats. Isomo a été mis en contact avec Fraxinus via Desco, le fournisseur de la première machine de conditionnement. La société a imaginé et construit une installation robotisée, basée sur la machine d’emballage de Desco, laquelle est capable de conditionner trois épaisseurs de plaques.
Deux robots sur une rangée
La nouvelle ligne robotisée dispose de deux positions et est équipée d’un robot Fanuc M-410 iB/300 (charge maximale du poignet: 300 kg). Le choix du robot a été déterminé en fonction du poids maximal, de la plage de travail et les différents poids à gérer. Les paquets découpés – composés de diverses piles positionnées les unes derrière les autres, chacune avec un nombre spécifique de plaques – sont placés sur un convoyeur qui les emmène vers la machine de conditionnement. Le robot, dans sa première position, transpose les paquets, pile par pile, sur un convoyeur à rouleaux qui les emmène vers le poste de désempilage. Le robot, avec son grappin, prélève le nombre correct de plaques de la pile et les place sur le convoyeur se dirigeant vers la machine de conditionnement. Si le nombre de plaques d’une épaisseur donnée dans une pile est inférieur à la quantité déterminée pour l’emballage, ces plaques sont déviées vers un poste d’attente. Une fois que le nombre de plaques d’une épaisseur donnée est atteint, le robot prélève le paquet et le replace dans le convoyeur vers la machine de conditionnement.
Les paquets sont emportés vers la machine pour y être enveloppés d’un film qui sera soudé. Le temps de traitement par la machine est de huit secondes. La société n’a pas choisi de film rétractable afin de ne pas endommager les plaques Isomo. Les plaques conditionnées sont envoyées vers le second robot qui assure l’empilage selon le gabarit souhaité et la palette adaptée. Jusqu’à trois épaisseurs différentes peuvent être traitées simultanément, et donc être empilées sur trois palettes différentes. Entre les deux robots se trouve une imprimante d’étiquette avec applicateur pour la labellisation correcte du paquet.
Une combinaison PC-PLC
L’ensemble est commandé depuis un PC. Le PC pilote, via Ethernet, l’imprimante d’étiquettes, les contrôleurs de robot, le contrôleur de la machine de conditionnement et le PLC (Siemens S7) qui gère le reste de la ligne. Le PLC commande les grappins pneumatiques ainsi que le convoyeur d’alimentation et les convoyeurs à rouleaux d’évacuation. Les convoyeurs à rouleaux sont tous les deux entraînés par un motoréducteur SEW avec une transmission par chaîne vers les rouleaux, le pilotage de la vitesse ayant lieu depuis une régulation de fréquence de Lenze qui communique avec le PLC via Profibus.
Aujourd’hui, un opérateur doit choisir, dans le PC, une «recette de traitement» par bloc scié entrant. Celle-ci est préprogrammée en fonction du type et du patron de coupe du bloc entrant et du patron de conditionnement. À l’avenir, on pense à faire réaliser ce pilotage sur base d’une lecture de code-barres sur la machine et un système ERP central. La programmation y est déjà prévue. Le système de supervision, développé par Fraxinus, est très graphique et permet de suivre visuellement le fonctionnement, de localiser les perturbations, etc.
Des grappins pneumatiques
Les grappins ont été développés sur mesure par Fraxinus. Ils disposent d’un double système de préhension: deux panneaux latéraux qui sont pressés contre les plaques Isomo, ces panneaux comprenant en plus d’un jeu d’aiguilles qui pressées contre la plaque. Le pilotage des panneaux latéraux et des aiguilles a lieu avec des vérins pneumatiques (Festo).
Il était possible de faire réaliser ces fonctions via un axe de broche servo. L’avantage est que l’on aurait pu les intégrer comme sixième axe dans la commande du robot. Le prix de revient aurait été néanmoins beaucoup plus élevé, notamment parce que la marge de régulation devait rester relativement limitée (il existe aujourd’hui 2 largeurs de bloc: 100 et 120 cm).
Un démarrage phasé
Fraxinus a été contacté en décembre 2010. Sur la base des premiers dessins de la ligne robotisée, Isomo a passé commande en janvier 2011. Pendant le développement des détails, il a été décidé d’augmenter la flexibilité en autorisant jusqu’à trois épaisseurs. La construction finale a commencé en mars 2011.
L’installation sur place a eu lieu en deux parties. La première – avec le robot de désempilage et la machine de conditionnement – a été mise en service le 6 juin 2011. À ce moment-là, l’empilage sur palette était encore manuel, et le conditionnement était assez rapide. La pièce finale, le robot d’empilage, a été placée et mise en service lors de l’arrêt en août 2011. Le gain de rapidité sur la ligne de conditionnement est énorme: on peut atteindre une cadence de production de 60 m³/heure voire 80 m³/heure pour certains modèles, soit le double d’avant. L’équipe de nuit a dès lors pu être stoppée.