L’industrie de l’emballage joue un rôle central dans le bon fonctionnement de notre société. Quasiment tous les produits commerciaux qui existent sont emballés et tous les emballages commerciaux nécessitent efficience, uniformité et rapidité dans leur mode de confection. Et ce processus, précisément, serait inimaginable sans un ensemble incommensurable de machines très variées dont le niveau de performance est directement lié à des commandes cinématiques ultra précises.
La diversité des tâches réalisées par les machines de conditionnement dépasse l’entendement. Cannettes, sachets et flacons (et tous les autres types d’emballage primaire) doivent être fabriqués, remplis, scellés et étiquetés avant d’être regroupés en unités de vente et lots consolidés en vue d’être expédiés (emballage secondaire), et ces lots sont ensuite conditionnés pour le transport à l’aide de caisses, de film étirable et de palettes, étape qui représente l’emballage tertiaire.
Il ne surprendra donc personne que ces opérations, pour des raisons de sécurité, d’hygiène, de rapidité et de précision, soient confiées à des machines.
Imaginez les centaines de bocaux ou de flacons qui chaque minute transitent sur un convoyeur, passant sous des pistons de remplissage de produit liquide avant d’être acheminés vers la station de bouchage ou de capsulage pour être enfin envoyés vers le poste d’étiquetage.
Ou prenez une machine verticale de formage-remplissage-scellage. Cet ingénieux dispositif achemine un flux constant de sachets en plastique (en papier ou en aluminium) thermoscellés, chacun rempli de produit après le scellage arrière et inférieur, avant exécution du scellage/coupage supérieur final, le tout au moyen d’un cylindre unique qui achemine le support imprimé.
Si le principe de base de cette machine n’a rien de nouveau (la première machine verticale de formage-remplissage-scellage a été brevetée dans les années 1930), son fonctionnement repose aujourd’hui sur des profils d’entraînement servo-moteur programmés (si la séquence recherchée est suffisamment simple, alors un entraînement ordinaire à fréquence variable fera l’affaire).
Et pour ces profils de mouvements, la variation de la vitesse est souvent critique. Obtenir, par exemple, une uniformité de la longueur des sachets produits avec une machine verticale de formage-remplissage-scellage exige une tension irréprochable dans l’acheminement des matériaux. Il faut pour cela un mouvement rapide et énergique des courroies de traction dans la première phase de l’acheminement, avant de graduellement ralentir jusqu’à obtention de la longueur optimale et précise du sachet (le tout en une fraction de seconde par sachet).
Mais la précision se rapporte à bien d’autres éléments que la seule qualité du travail.
Les entraînements et les systèmes de commande cinématique intelligents sont également appréciés, entre autres, pour leur impact sur les économies d’énergie et la durée de vie prolongée des machines. Tout aussi crucial pour l’industrie de l’emballage, est la capacité des machines de haute précision à réduire le niveau de gaspillage de matières et donc leur incidence environnementale.
Et cet élément restera particulièrement important tant que l’utilisation du plastique continuera à être généralisée.
Il ne s’agit pas seulement de savoir programmer des machines pour qu’elles utilisent des quantités
optimales de matière première, car c’est la matière elle-même qui, dans certains cas, se laisse difficilement manipuler au fur et à mesure qu’elle est transformée et reformulée pour répondre à des exigences liées au développement durable. Le film étirable d’emballage recyclé, par exemple, est plus fin et plus fragile que le film non recyclé, ce qui accroît le risque de formation de plis ou de rupture si la tension est imparfaite. Une telle évolution introduit un nouveau degré d’exigence en termes de précision pour les cylindres synchronisés et les dispositifs de distribution qui acheminent le film étirable.
Mais cette difficulté, qui s’ajoute au problème lié à la tolérance réduite à la chaleur des films plus fins durant le processus de scellage, peut être surmontée par une nouvelle génération de machines d’emballage. La savante combinaison des entraînements, des algorithmes de contrôle et de la technologie de détection permet de manipuler des films étirables (recyclés ou pas) d’une épaisseur quatre fois moindre que les anciens films, ce qui préfigure une réduction potentielle de 75 % de la consommation de film industriel.
Le volume de déchets d’emballages est lui aussi voué à diminuer grâce à une réduction des quantités utilisées, une exigence qui, si elle relève du bon sens, n’en est pas moins difficile à mettre à exécution.
Par exemple, aussi souhaitable soit-il de ne pas emballer un produit dans un carton de grande taille, non seulement pour la quantité inutile de carton gaspillée mais aussi en raison du papier, de la mousse ou du plastique à ajouter pour combler le vide dans la boîte, le fait est que les conventions des anciennes lignes de production privilégiaient le concept de la solution unique.
Ces conventions sont aujourd’hui contradictoires avec les tendances actuelles en faveur d’une diversification des produits assimilée aujourd'hui à une stratégie élémentaire de croissance et de développement marketing.
Deux solutions au problème de conditionnement semblent s'imposer dans le secteur. La première consiste à créer à la demande des boîtes sur mesure. La seconde consiste à mieux remplir les boîtes. Les deux solutions prennent la forme de machines d’emballage intelligentes intégrant des axes, des variateurs de vitesse et des servo-moteurs.
Pour illustrer la première catégorie, prenons l’exemple d’une encartonneuse capable d’emballer des produits de différentes dimensions, acheminés par convoyeur, dans des sections de tailles appropriées de carton pliable convoyés en continu, avant de fermer et d’étiqueter les cartons finis. Une remplisseuse de cartons intelligente utilise la technologie du pick and place pour positionner les produits dans des cartons pré-assemblés de manière à minimiser l’espace perdu.
De fait, cette même intelligence du pick and place s’impose progressivement dans le monde relativement immuable des palettiseurs où les systèmes traditionnels pneumatiques et hydrauliques cèdent la place aux commandes cinématiques servo-moteur.
Les palettiseurs automatisés existent depuis les années 1940 mais il faudrait des mois de reconfiguration mécanique pour qu’une machine conçue pour empiler un même produit dans une même disposition puisse travailler différemment. Les récentes avancées en matière d’automatisation, avec notamment l’intégration de fonctions robotiques dans les commandes cinématiques et logiques, ont permis l’émergence d’une nouvelle génération de robots de palettisation véritablement agiles et à la portée de quiconque possédant une expérience en API classique.
Vitesse, précision et efficacité ne sont plus les seuls critères. Si la variation et la diversité sont certes des caractéristiques essentielles de l’expérience des consommateurs modernes, la réactivité et la flexibilité n’en sont pas moins indispensables pour les emballeuses.