Une étude comparative démontre l'efficacité énergétique et les économies de coûts des systèmes d'assemblage électromécaniques

Pour l'étude comparative, les chercheurs ont examiné le module d'assemblage électromécanique NCFE, conçu par Kistler pour des processus d'assemblage simples et rentables, en le comparant à des systèmes d'assemblage comparables équipés respectivement d'entraînements hydrauliques et pneumatiques. Tous les systèmes ont fonctionné avec une force de 15 kN. Le dispositif d'essai utilisé pour l'étude représente un processus de pressage typique qui a lieu quotidiennement dans un large éventail d'industries et de secteurs, notamment l'automobile et l'aérospatiale, le 3C et le médical, ainsi que la production d'appareils électroménagers et d'outils électriques. 

Le système électromécanique de Kistler a fonctionné à une vitesse de 180 millimètres par seconde. Les systèmes hydraulique et pneumatique ne pouvant atteindre ces vitesses en raison de la capacité des pompes et du diamètre des tuyaux, ils ont fonctionné à leurs vitesses maximales respectives : le système pneumatique atteint environ 50 millimètres par seconde, tandis que le système hydraulique atteint 65 millimètres par seconde.

Pertes d'énergie dans les systèmes pneumatiques

« La conversion de l'énergie électrique en énergie d'air comprimé implique inévitablement des pertes », explique le professeur Udo Triltsch, professeur d'ingénierie mécanique à l'université des sciences appliquées d'Ostfalia. Plus le système d'air comprimé est inefficace, plus les pertes sont importantes : ces différentes pertes d'énergie doivent être prises en compte dans le calcul du coût énergétique des processus d'assemblage pneumatique. À cette fin, nous distinguons différents systèmes de génération d'air comprimé dans cette étude : les systèmes à haut rendement avec des pneumatiques efficaces qui nécessitent 100 wattheures pour générer un mètre cube d'air comprimé ; les systèmes avec des pneumatiques à rendement moyen ou normal qui utilisent 175 wattheures pour la même quantité d'air comprimé ; et enfin, les systèmes avec des pneumatiques inefficaces qui consomment 250 wattheures. Cette approche nous permet de représenter des conditions industrielles réalistes.

Amélioration de l'efficacité énergétique des modules d’assemblage électromécanique 

En tenant compte de ces hypothèses, les chercheurs ont calculé la consommation d'énergie nécessaire pour la course d'assemblage des différents systèmes d'assemblage. Les résultats montrent que le système d'assemblage électromécanique de Kistler (servopresse) consomme nettement moins d'énergie que les autres systèmes pendant le test (voir figure 2). « Les résultats démontrent clairement les avantages du système électromécanique en termes d'efficacité », déclare Nanno Peters, ingénieur diplômé (FH). 

Sur la base de la consommation d'énergie (figure 1), l'université a également calculé les coûts énergétiques annuels pour chacun des systèmes d’assemblage. Elle a pris pour hypothèse un total de 260 jours ouvrables par an et un temps de fonctionnement quotidien de huit heures, soit 6 000 heures de fonctionnement, ainsi que le prix moyen de l'électricité industrielle (en 2022) par kilowattheure. Une fois de plus, les résultats montrent clairement que les systèmes d'assemblage électromécaniques de Kistler permettent de réaliser des économies plus importantes. 

Des solutions à l'épreuve du temps pour une production durable et des économies de coûts d'exploitation

Alexander Müller, responsable du centre d'activités NC Joining Systems chez Kistler, tire une conclusion positive : « Nous sommes évidemment très satisfaits des résultats de l'étude. Ils montrent que nous proposons des solutions durables et tournées vers l'avenir. L'empreinte écologique est un paramètre crucial dans la production. C'est pourquoi nous proposons à nos clients des modules et des solutions d'assemblage qui allient économie, durabilité et efficacité. Lorsque les utilisateurs passent d'un système pneumatique à une solution électromécanique, par exemple, ils peuvent réduire leur consommation d'énergie jusqu'à 93 %. En outre, ils peuvent bénéficier d'une réduction des coûts d'exploitation globaux : la configuration du système d'assemblage en fonction de l'application permet également d'économiser sur les coûts d'approvisionnement et d'exploitation. À long terme, il est prouvé que les coûts de maintenance et la consommation de CO2 sont moindres.