HWAMDA
Trois concepts d'entraînement, une décision
Toute presse à injecter doit fermer et verrouiller le moule, injecter et compacter la matière, faire tourner la vis pour la plastification et éjecter la pièce. Le concept d'entraînement qui assure ces mouvements détermine la consommation d'énergie, la précision, la vitesse, la maintenance et l'investissement pendant toute la vie de la machine.
Les acheteurs choisissent aujourd'hui entre trois options principales : les machines hydrauliques conventionnelles à pompe à cylindrée fixe ou variable, les machines servo-hydrauliques dont la pompe est entraînée par un servomoteur, et les machines tout-électriques dont chaque axe dispose de son propre servomoteur et de sa transmission mécanique. Il n'y a pas de gagnant universel. Le bon choix dépend du type de pièce, du tonnage, du temps de cycle et du poids des coûts d'énergie et de maintenance dans votre usine.
Les sections ci-dessous expliquent le fonctionnement de chaque entraînement, les comparent point par point, replacent les chiffres d'énergie types dans leur contexte et associent les applications courantes au concept d'entraînement le plus adapté.
Fonctionnement des machines hydrauliques
Une machine hydraulique utilise un moteur électrique pour entraîner une pompe qui alimente en huile sous pression les vérins de fermeture, d'injection et d'éjection, ainsi qu'un moteur hydraulique pour la rotation de la vis. Des distributeurs règlent le débit et la pression de chaque mouvement.
Sur les anciennes conceptions à pompe fixe, le moteur tourne à vitesse constante pendant tout le cycle, même pendant le refroidissement, lorsque peu ou pas d'huile est nécessaire. Le débit excédentaire est laminé ou renvoyé au réservoir sous forme de chaleur, ce qui augmente la consommation d'énergie et les besoins en eau de refroidissement. L'hydraulique est cependant très robuste, fournit facilement des efforts élevés et s'adapte bien aux fortes forces de fermeture.
Fonctionnement des machines tout-électriques
Les machines tout-électriques remplacent les vérins hydrauliques par des servomoteurs reliés à des vis à billes, des courroies crantées et des mécanismes à genouillère. Chaque axe est piloté directement par son propre servomoteur : les mouvements sont précis et la puissance n'est consommée que lorsqu'un axe se déplace.
Les avantages sont une excellente répétabilité, une faible consommation d'énergie, un fonctionnement silencieux et l'absence d'huile hydraulique dans les systèmes de fermeture et d'injection, ce qui convient au travail en salle blanche. En contrepartie : un investissement plus élevé, des vis à billes et roulements qui sont des pièces d'usure coûteuses, et des limites pratiques aux fortes forces de fermeture et lors de longues phases de maintien en pression, pendant lesquelles les servomoteurs doivent maintenir le couple.
Le servo-hydraulique : la solution intermédiaire
Les machines servo-hydrauliques conservent les actionneurs hydrauliques éprouvés, mais entraînent la pompe par un servomoteur. La vitesse de la pompe suit la demande de chaque phase du cycle et tombe presque à zéro pendant le refroidissement. La consommation d'énergie, l'échauffement de l'huile et le bruit diminuent, tandis que la densité de force et la robustesse de l'hydraulique sont préservées.
Dans les comparaisons courantes du secteur, les machines servo-hydrauliques consomment environ 30 à 60 % d'énergie en moins que les machines hydrauliques à pompe fixe, selon le profil de cycle, les machines tout-électriques consommant encore moins. La régulation de la pression et de la vitesse est aussi plus répétable que sur les machines à pompe fixe, car la boucle d'asservissement se referme sur la pression et le débit. Pour la plupart des applications de moulage courantes, le servo-hydraulique offre le meilleur équilibre entre investissement, énergie et polyvalence.
Tableau comparatif
| Critère | Hydraulique à pompe fixe | Servo-hydraulique | Tout-électrique |
|---|---|---|---|
| Consommation d'énergie | La plus élevée | Généralement 30 à 60 % inférieure à la pompe fixe | La plus faible, souvent inférieure au servo-hydraulique |
| Précision et répétabilité | Bonne | Très bonne | Excellente |
| Vitesse | Bonne ; vitesses élevées possibles avec accumulateurs | Bonne à très élevée avec options d'accumulateur | Élevée, avec mouvements simultanés |
| Plage de force de fermeture | Petite à très grande | Petite à très grande | Surtout petite à moyenne |
| Maintenance | Huile, filtres, joints, distributeurs | Huile, filtres, joints plus variateur servo | Vis à billes, roulements, courroies, graissage |
| Bruit | Plus élevé | Plus faible, silencieuse pendant le refroidissement | Le plus faible |
| Huile hydraulique | Oui, plus d'échauffement | Oui, moins d'échauffement | Pas d'huile dans les entraînements principaux |
| Investissement | Le plus faible | Modéré | Le plus élevé |
| Adaptation aux forts tonnages | Forte | Forte | Limitée et coûteuse |
| Emballage à parois minces | Possible avec accumulateurs | Forte avec injection sur accumulateur | Bonne en faible tonnage |
Les chiffres d'énergie sont des plages types du secteur. Les résultats réels dépendent du profil de cycle, de la conception de la pièce et des réglages du procédé.
Ce que les chiffres d'énergie signifient en pratique
L'énergie s'exprime généralement en kWh par kilogramme de matière transformée. Les valeurs types du secteur sont d'environ 0,8 à 1,2 kWh/kg pour les anciennes machines hydrauliques à pompe fixe, 0,4 à 0,7 kWh/kg pour le servo-hydraulique et 0,3 à 0,5 kWh/kg pour les machines tout-électriques, sur des productions comparables. Ces chiffres incluent les entraînements mais excluent souvent le chauffage du fourreau, les groupes froids et les périphériques.
Les économies les plus importantes apparaissent sur les cycles à longues phases de refroidissement ou de maintien, pendant lesquelles une pompe fixe gaspille de l'énergie alors qu'une pompe servo tourne au ralenti. Sur les cycles très rapides à mouvements continus, l'écart se réduit. Lorsque vous comparez des offres, demandez des données d'énergie sur un cycle proche de votre propre production.
Précision, vitesse et accumulateurs
La répétabilité se juge généralement sur la variation du poids injecté sur un grand nombre de cycles. Les machines tout-électriques atteignent typiquement une variation bien inférieure à 0,5 % grâce au pilotage direct en position de la vis. Les machines servo-hydrauliques modernes à régulation en boucle fermée de la pression et de la vitesse s'en approchent pour la plupart des pièces, tandis que les anciennes machines à pompe fixe dérivent davantage à mesure que la température de l'huile évolue au cours du poste.
La vitesse comporte deux composantes : la vitesse d'injection et le cycle à vide. L'emballage à parois minces, avec des parois de 0,4 à 0,8 mm, exige souvent des vitesses d'injection de plusieurs centaines de mm/s, que les machines hydrauliques atteignent grâce à des accumulateurs qui stockent l'énergie pendant le cycle et la restituent à l'injection. Les machines tout-électriques peuvent déplacer fermeture, éjecteur et vis simultanément, ce qui raccourcit les cycles sur les petites pièces ; les machines servo-hydrauliques à entraînements séparés ou à accumulateurs peuvent également superposer les mouvements.
Maintenance et coût sur la durée de vie
Les machines hydrauliques et servo-hydrauliques nécessitent des vidanges, des changements de filtres et l'entretien des joints, mais les pièces sont standard, largement disponibles et familières à la plupart des équipes de maintenance. Une fermeture hydraulique bien entretenue peut fonctionner pendant des décennies. Les machines servo-hydrauliques ajoutent un variateur et un servomoteur, qui fonctionnent plus froid et plus silencieusement qu'une pompe tournant en permanence et prolongent généralement la durée de vie de l'huile et des joints.
Les machines tout-électriques évitent les vidanges mais reposent sur des vis à billes, guidages linéaires, roulements et courroies qui exigent un graissage précis et coûtent cher à remplacer en cas d'usure. Leur électronique a aussi besoin d'une alimentation propre et stable et d'armoires bien refroidies. Pour comparer le coût sur la durée de vie, intégrez l'énergie, l'eau de refroidissement, l'huile, les pièces d'usure et les compétences dont dispose déjà votre équipe de maintenance.
Questions à se poser avant de choisir
- Quelle force de fermeture et quelle taille de moule vous faut-il ?
- Au-delà d'environ 5 000 kN, les conceptions hydrauliques et à deux plateaux offrent généralement le meilleur rapport qualité-prix.
- Quelle est la durée de vos phases de maintien et de refroidissement ?
- Des phases longues favorisent les pompes servo-entraînées ou les entraînements tout-électriques par rapport aux pompes fixes.
- Quelle épaisseur de paroi et quelle longueur d'écoulement ?
- Les parois minces exigent une vitesse et une pression d'injection élevées, souvent avec l'appui d'accumulateurs.
- Quel est le coût de l'électricité sur votre site ?
- Des tarifs plus élevés raccourcissent le retour sur investissement des entraînements plus efficaces.
- Quelles sont les compétences de votre équipe de maintenance ?
- Choisissez une technologie que votre équipe peut entretenir rapidement avec des pièces disponibles localement.
Guide de décision par application
- Pièces techniques et articles ménagers courants
- Le servo-hydraulique est le choix habituel : flexible, robuste et économe en énergie sur une large plage de tonnage.
- Gobelets, pots alimentaires à parois minces et emballages IML
- Une vitesse d'injection élevée et des mouvements de fermeture rapides sont essentiels. Une machine servo-hydraulique grande vitesse dédiée, avec injection sur accumulateur, gère bien les parois minces et les grands nombres d'empreintes.
- Préformes PET
- Les longues phases de maintien et les moules à grand nombre d'empreintes conviennent aux machines servo-hydrauliques équipées d'une vis spécifique PET.
- Seaux de peinture, caisses et pièces logistiques
- Les grandes surfaces projetées et les moules lourds exigent une force de fermeture élevée et des plateaux robustes, point fort des conceptions servo-hydrauliques et à deux plateaux.
- Grandes pièces automobiles et industrielles
- Les machines hydrauliques à deux plateaux offrent un grand espace moule, de longues courses d'ouverture et un encombrement compact en fort tonnage.
- Petites pièces de précision, médicales et électroniques
- Les machines tout-électriques sont souvent préférées pour leur répétabilité et leur fonctionnement sans huile en faible tonnage.
La place des machines HWAMDA
La série servo-hydraulique M8SII de HWAMDA compte 25 modèles de 900 à 33 000 kN, avec plusieurs options d'unité d'injection par modèle, ce qui permet d'adapter précisément la fermeture et la capacité d'injection à la pièce. Elle sert également de base aux machines HWAMDA pour préformes PET, seaux de peinture et caisses.
Pour l'emballage à parois minces, la série grande vitesse SP6 (3 080 à 5 500 kN) est conçue pour les gobelets, les pots alimentaires à parois minces et les emballages IML, où l'injection rapide et les cycles à vide courts comptent le plus. Pour les grands moules, la série à deux plateaux DU II (6 500 à 24 000 kN, plus la DU3300II) offre l'espace moule et la force de fermeture qu'exigent les grandes pièces.
La consultation de configuration HWAMDA examine la pièce, le moule et les utilités avant de recommander un modèle, et les essais en usine avant expédition confirment les performances par rapport aux critères de réception convenus.
FAQ
Questions fréquentes
Les presses à injecter électriques sont-elles meilleures que les hydrauliques ?
Pas dans tous les cas. Les machines tout-électriques sont en tête pour la précision et l'énergie en petit et moyen tonnage, tandis que les machines hydrauliques et servo-hydrauliques sont plus rentables et plus robustes pour les forts tonnages, les moules lourds et les longues phases de maintien.
Combien d'énergie une machine servo-hydraulique permet-elle d'économiser ?
Dans les comparaisons courantes du secteur, les machines servo-hydrauliques consomment environ 30 à 60 % d'énergie en moins que les machines hydrauliques à pompe fixe. Le chiffre exact dépend du cycle, en particulier de la durée des phases de refroidissement et de maintien.
Le servo-hydraulique est-il assez précis pour les pièces de précision ?
Pour la plupart des pièces techniques et d'emballage, oui. La régulation servo en boucle fermée de la pression et du débit assure une bonne répétabilité. Les très petites pièces de haute précision sont souvent produites sur des machines tout-électriques.
Quel entraînement choisir pour l'emballage à parois minces ?
Les pièces à parois minces exigent une vitesse d'injection très élevée. Les machines servo-hydrauliques grande vitesse avec injection sur accumulateur, comme la série SP6 de HWAMDA, sont largement utilisées pour les gobelets, pots et emballages IML.
Pourquoi les grandes machines sont-elles rarement tout-électriques ?
Les fortes forces de fermeture et les longs maintiens en pression exigent de très gros servomoteurs et vis à billes, qui deviennent coûteux et plus difficiles à entretenir. Les conceptions hydrauliques et à deux plateaux montent en taille de façon plus économique.
Les machines servo-hydrauliques nécessitent-elles toujours un entretien de l'huile hydraulique ?
Oui. Elles fonctionnent plus froid et sollicitent moins l'huile, mais la propreté de l'huile, le changement des filtres et l'analyse périodique de l'huile restent indispensables.
Que comparer en dehors du prix de la machine ?
Comparez l'énergie par kilogramme sur un cycle représentatif, les coûts de maintenance, la disponibilité des pièces de rechange, la capacité de refroidissement requise et l'accompagnement proposé pour l'installation, la formation et le service.