Un nouveau plastique permet de faire un bond en avant dans la qualité des systèmes de soupape

Aventics a changé le plastique utilisé pour les systèmes de soupapes de ses unités de dialyse. Cependant, les boulonneuses pneumatiques utilisées précédemment dépassaient les valeurs de couple spécifiées. Les filetages étaient abîmés et le taux de rejet augmentait considérablement. La visseuse MicroTorque a résolu le problème. En utilisant cet outil, le nouveau matériau peut être assemblé selon un processus sûr

« Les composants pneumatiques robustes et compacts sont de plus en plus importants dans le secteur des sciences de la vie », affirme Daniel Gebert, responsable de la gestion de la qualité chez Aventics GmbH à Laatzen. « Le secteur de la santé a de plus en plus besoin de solutions pour les applications à basse pression avec un degré élevé d'intégration électrique et fonctionnelle », ajoute-t-il. Comme exemple de la vaste gamme de produits de son entreprise, il décrit un système de soupape d'unité de dialyse : « ce type de composant combine précision et fiabilité extrême. Nous améliorons en permanence nos produits. »

Le changement de plastique a entraîné le desserrage de vis

Dans le cadre du développement continu de ses produits, Aventics a décidé d'utiliser un nouveau type de plastique pour la plaque de base du système. Cependant, dans la phase de pré-série, les filetages des vis étaient souvent abîmés. Daniel Gebert a lancé une campagne de résolution des problèmes ; l'équipe d'ingénierie a regardé de très près l'application et a rapidement trouvé la cause. Les boulonneuses droites pneumatiques utilisées précédemment n'étaient tout simplement pas adaptées au nouveau matériau de la plaque de base. De par leur conception, des outils de ce type peuvent uniquement serrer les vis à un couple de serrage et à une vitesse fixes. « En raison de l'inertie de l'outil, les filetages s'abîmaient lorsque les vis autotaraudeuses étaient serrées », explique M. Gebert. Bien que le nouveau plastique était plus approprié du point de vue chimique, il était également plus sensible. Le composant en plastique utilisé précédemment était plus épais, plus solide et plus rigide, et n'était pas endommagé si le très faible couple de serrage de 18 N cm (= 18 newton-centimètres ou un centième de newton-mètre = 0,18 N m) était dépassé de façon répétée. Le passage à un nouveau matériau a donné une raison à Aventics de repenser les systèmes de serrage précédemment utilisés en vue de sécuriser le processus d'assemblage.

Processus d'assemblage des vannes pneumatiques médicales

« Par rapport à des boulonneuses droites pneumatiques portatives, le système MicroTorque est beaucoup plus silencieux et plus précis », explique Frank Straubel, employé d'Aventics. (Photo : Atlas Copco Tools)

« Nous avions déjà utilisé des outils pneumatiques pendant 20 ans et n'avions jamais eu de problèmes avant », explique Daniel Gebert, « mais l'application d'assemblage n'était pas aussi complexe et miniaturisée. » L'application nécessite l'installation de 22 soupapes miniatures complètes avec filtres et manchons sur une plaque de base d'une taille d'environ 12 cm x 14 cm avec un total de 44 vis autotaraudeuses M1.6 à tête Torx T2. Le processus d'assemblage est suivi d'une inspection à 100 %. « Si un défaut qui nécessite réparation ou remplacement est détecté, le coût du travail supplémentaire pour chaque composant individuel atteint déjà environ une vingtaine d'euros », précise Gebert. Aventics a donc suivi la suggestion d'Atlas Copco Tools d'utiliser une toute nouvelle broche MicroTorque pour cette application. Celle-ci, à surveillance numérique et à commande de courant, a surpris l'équipe d'Aventics avec sa plage de travail étendue de 12,5 à 50 N·cm (de 0,125 à 0,5 Nm), sa facilité d'utilisation et sa polyvalence.

Une stratégie de serrage sophistiquée adaptée au matériel

Bien que les vis auto-taraudeuses d'un diamètre de 0,93 mm présentent un pas de vis de seulement quatre tours et demi, la broche MicroTorque de type QMC41-50-HM4 procède à un serrage en trois étapes au cours de cette très courte distance. Daniel Gebert décrit le processus en détail : « Au début du cycle de serrage, l'insert du tournevis tourne à une vitesse réduite afin d'insérer l'outil dans la tête de vis Torx T2. Une fois cette étape d'insertion terminée, le système passe à l'étape de l'angle de rotation et la vis est serrée à 500 tr/min jusqu'à ce que la tête entre en contact avec la surface du matériau. Dès que ce point a été atteint, la vitesse de rotation de la broche est réduite à 210 tr/min et la vis est serrée au couple final de 18 newton-centimètres au cours de l'étape de couple contrôlé ». Comme les vitesses de rotation peuvent être programmées librement à chaque étape, le système MicroTorque peut s'adapter à une grande variété d'applications de serrage. Des signaux optiques et acoustiques sur lavisseuse et le contrôleur donnent à l'opérateur un aperçu des résultats de l'assemblage à tout moment. « Après le passage au serrage contrôlé, le taux de rejet est devenu quasiment nul », explique le planificateur de la production Ayhan Horoz. Jusqu'à la fin de l'automne, le système avait effectué 80 000 cycles d'assemblage sans aucun problème.

Surveiller de près la qualité grâce aux points de serrage détaillés

Le nouveau système d'Atlas Copco peut faire encore plus, d'après Gebert : « le contrôleur MicroTorque est extrêmement compact et les fonctions graphiques sont tout simplement fantastiques. Il nous suffit de connecter un PC ordinaire et le contrôleur peut imprimer les courbes détaillées et les points de serrage. L'affichage est clair et sans ambiguïté. Grâce à l'analyse des points de serrage, Aventics peut maintenant interpréter l'opération de serrage de manière plus approfondie et comprendre ce qui se passe précisément à chaque étape du processus. C'était tout simplement impossible avec des outils pneumatiques. »

Les points de serrage comme indicateurs de la qualité des composants fournis

Processus d'assemblage Aventics

À l'aide du système de vissage MicroTorque, Frank Straubel assemble les composants pneumatiques pour le secteur des sciences de la vie. Il serre les systèmes de soupape à l'aide de 44 vis M1.6 extrêmement petites. Le nombre d'opérations de serrage est automatiquement décompté. (Photo : Atlas Copco Tools)

Ayhan Horoz attribue un avantage supplémentaire au système de vissage : celui-ci aide à l'évaluation de la qualité des composants achetés auprès de fournisseurs extérieurs. « Les graphiques donnent une indication précise des fluctuations de la résistance à l'insertion qui peuvent se produire si les diamètres des trous filetés pré-percés dans les composants moulés par injection sont hors des tolérances spécifiées. Au cours de l'insertion de la vis, la visseuse MicroTorque détecte les variations des valeurs de frottement à l'échelle micro. » Aventics peut compenser ces fluctuations en ajustant les paramètres de serrage, ou en rejetant les composants concernés et en déposant une réclamation auprès des fournisseurs si les valeurs sont trop éloignées de la plage spécifiée. Grâce à cette approche, même les fluctuations mineures concernant les revêtements des vis ou les propriétés matérielles des pièces en plastique sont révélées.

Les opérateurs apprécient les avantages ergonomiques

Aventics

Daniel Gebert, Directeur qualité chez Aventics (à gauche) et le planificateur de production Ayhan Horoz ont régulièrement échangé sur leur expérience avec les experts d'Atlas Copco pendant la phase d'essai avec la nouvelle broche MicroTorque. « Grâce au processus de serrage en trois étapes, nous avons drastiquement réduit notre taux de rejet et produisons désormais avec plus de précision que jamais », déclare Gebert. (Photo : Atlas Copco Tools)

Au-delà de l'amélioration significative de la sécurité du processus et des capacités en matière de rendement technique, l'acceptation par les opérateurs est également un facteur clé. Comparé aux boulonneuses pneumatiques, le système MicroTorque est pratiquement silencieux. De plus, la petite broche QMC41-50-HM4 est soutenue par un bras linéaire, ce qui allège encore plus la charge pesant sur l'opérateur. En conséquence, le personnel a vite adopté le nouveau matériel. « Grâce au processus de serrage en trois étapes, nous obtenons une précision du couple très élevée. Résultat, nous appliquons la pression correcte, ce qui est crucial pour le serrage, de la première à la dernière opération », explique Daniel Gebert, qui a acheté le système polyvalent MicroTorque suite à plusieurs essais concluants. « Nous exécutons les tâches d'assemblage mieux que jamais. »