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Merco Machines teste des fûts sans gaspiller d’hélium

Avec le SIMATIC Drive Controller, Merco Machines a développé un Hybrid Leak Tester qui réduit considérablement la consommation d’hélium dans les tests de fûts.

Le secteur des fûts est confronté à un problème : chaque fût doit passer un test d’étanchéité, mais la méthode standard à l’hélium est coûteuse, énergivore et n’est pas durable. C’est pourquoi Merco Machines, basée à Merelbeke-Melle, a développé l’Hybrid Leak Tester : une solution hybride qui révolutionne le marché. Fourmillant de technologie Siemens innovante, cette machine permet de réaliser des tests précis sans gaspiller d’hélium coûteux. Donaat Wambacq, co-CEO : « Si les testeurs à hélium disparaissent du secteur dans les 10 ans, c’est Merco Machines qui y aura veillé. Pour un constructeur de machines soucieux de l’environnement, cela peut constituer une source de motivation. »

Des bulles de savon à l’hélium et inversement

La détection des fuites dans des fûts est une opération d’une difficulté surprenante. « Le plus simple est de prendre une bouteille d’eau savonneuse et de l’étaler sur la soudure », explique Donaat. « Si des bulles d’air sont visibles, c’est qu’il y a une fuite. C’est toujours la solution la plus précise qui existe. » Mais cette méthode demande beaucoup de main-d’œuvre et est trop coûteuse.

On a donc recherché des alternatives. Première tentative : mesurer des différences de pression dans le vide. L’idée est d’examiner si la différence de pression était due à la température ou à une fuite. Mais cette distinction est parfois difficile à faire.

L’étape suivante fut le testeur à l’hélium : injecter une petite quantité d’hélium dans chaque fût, placer le fût sous vide et mesurer à l’aide d’un spectromètre si de l’hélium s’est échappé. « Cela fonctionne de manière très précise », explique Donaat. « Pratiquement comme un testeur à savon. La méthode ne nécessite pas de personnel et peut être entièrement automatisée. »

Mais il y avait anguille sous roche. « Rien que le spectromètre est très coûteux et l’hélium est aussi très cher. En effet, la quantité d’hélium sur Terre est limitée. De plus, les testeurs à l’hélium sont cent à mille fois trop précis pour le secteur des fûts. Il y a toujours l’une ou l’autre fuite quelque part. La plupart des applications ne requièrent en réalité pas ce degré de précision. »

La percée : des tests sous vide à débit constant

Merco Machines a par conséquent cherché une troisième piste : plus précise que les vieux compteurs de pression différentielle, mais sans la consommation d’hélium des testeurs à spectromètre. Après des années de calculs et de tests, c’est dans la technologie du vide qu’ils ont trouvé la réponse.

« Au fond, nous faisons la même chose qu’un testeur à l’hélium, mais nous ne comptons pas les petites particules. Nous examinons simplement la pression », explique Donaat. À une pression différentielle d’environ 700 millibars , l’air qui s’échappe par une fuite atteint une vitesse constante. « À ce moment-là, on peut dire tout de suite s’il y a une fuite. Il n’y a plus besoin d’attendre. »

C’est la grande différence avec les testeurs de pression différentielle traditionnels, où il faut d’abord pomper, puis attendre et seulement ensuite mesurer la chute de pression. Cela prend 20 à 30 secondes par fût. De plus, on ne mesure alors qu’un phénomène de transition, qui peut être influencé par la température ou la pression atmosphérique. Dans le cadre des tests sous vide, il existe une relation directe entre pression et débit. « Nous pouvons mesurer tout de suite.

La technologie fonctionne sous un vide de 400 millibars en termes absolus. « C'est déjà assez profond, mais c’est moins extrême que ce que requièrent les tests à l’hélium. L’avantage : des pompes plus petites, une consommation d’énergie moindre et une étanchéité simplifiée.

Merco Machines - Donaat Wambacq

À propos de Merco Machines

Merco Machines est un leader mondial dans la construction de machines pour le secteur des fûts. L’entreprise de Merelbeke-Melle emploie 50 personnes et réalise un chiffre d’affaires annuel dépassant les 15 millions d’euros.

Si les testeurs à hélium disparaissent du secteur dans les 10 ans, c’est Merco Machines qui y aura veillé. Cela peut constituer une source de motivation pour un constructeur de machines.
Donaat Wambacq, co-CEO, Merco Machines

De la théorie à la pratique : la solution hybride

Le testeur sous vide fonctionnait parfaitement d’un point de vue technique. Mais le marché s’est avéré un obstacle tenace. « Nos clients disaient : mes acheteurs exigent que chaque fût soit testé à l’hélium », explique Donaat. « Nous savons que ce que le client demande n’est pas réellement nécessaire. Mais essayez un peu de vendre une machine incapable de faire ce que le client de votre client demande. »

La réponse a été pragmatique : l’Hybrid Leak Tester. « Nous avons donc tout de même installé un spectromètre sur notre machine. Cela permet à notre client, s’il le souhaite, d’effectuer des tests des deux manières. Ou, par exemple, de tester à l’hélium un fût sur cent pour prouver que ce qu’il teste est effectivement correct. »

La différence de consommation est dans tous les cas énorme. Un testeur à l’hélium traditionnel utilise 2 litres d’hélium pour chaque fût. « Si un client teste un lot de 1 000 fûts qui fuient tous à cause d’une erreur du processus de production, son hall entier est rempli d’hélium. Vous obtiendrez aussi un résultat incorrect pour tous les fûts qui suivent alors qu’ils sont bons, simplement parce qu’il y a de l’hélium dans l’air. » Avec la machine hybride, le producteur teste sous vide par défaut, et l’hélium n’est utilisé qu’à titre d’échantillon.

Partenaires en innovation

Pour Merco Machines, le choix de la technologie Siemens n’était pas évident, mais stratégique. « Il y a quinze ans, nous nous sommes entièrement standardisés sur Siemens », explique Donaat. « En tant que chef du bureau d’études, j’ai toujours considéré le système de commande comme une priorité. En effet, il faut savoir dès le début du processus d’ingénierie comment on va piloter quelque chose. »

Cette standardisation présente de gros avantages. « Nous avons cinq programmeurs. Si chaque type de machine a son propre programme, cela pose immédiatement un problème en cas d’absence ou de maladie. Avec le TIA Portal et les bibliothèques, nous travaillons de manière standardisée. C’était un rêve qui devenait réalité. »

Merco Machines - Partners in innovation

Pour le testeur d’étanchéité hybride, le SIMATIC Drive Controller avec T-CPU a été essentiel. « Avant, il y avait un PLC pour les capteurs et les sorties, ainsi que des entraînements avec leur propre intelligence pour le positionnement. Le T-CPU réunit tout cela : technologie, sécurité et PLC ordinaire tout en un. » Les entraînements SINAMICS sont en outre très efficaces sur le plan énergétique. « Grâce à une liaison CC partagée, l’énergie de freinage d’un essieu va vers l’autre pour le faire démarrer. Ainsi, nous ne perdons pas d’énergie thermique. C’est d’ailleurs le cas dans toutes nos machines. En utilisant Siemens, notre empreinte énergétique est nettement inférieure à celle de nos concurrents. »

En utilisant les systèmes de commande, l’empreinte énergétique de nos machines est nettement inférieure à celle de nos concurrents.
Donaat Wambacq, co-CEO, Merco Machines

Partenariat OEM : innover en collaboration

Le partenariat OEM entre Merco et Siemens s’est développé de manière organique. « Nous voulions standardiser sur Siemens, mais aussi avoir une ligne directe », explique Donaat. « Si nous étions en train de programmer avec TIA et des entraînements et que nous rencontrions un problème, nous devions passer par le Helpdesk habituel. Le temps d’expliquer le problème... Cela n’allait tout simplement pas. »

Grâce au partenariat OEM, Merco a un accès direct aux experts au sein de la ligne APC. Mais la collaboration fonctionne dans les deux sens. Merco adopte très tôt de nouveaux produits Siemens, ce qui selon Thomas Vermeir, Account Manager , « est typique d’un partenaire OEM : adopter l’innovation et participer à son perfectionnement. » Cette ouverture exige de la confiance et de l’honnêteté, souligne Donaat : « Nous commençons par tester de nouvelles pièces dans notre laboratoire et disons aussi lorsque quelque chose n’est pas satisfaisant. C’est ce qui fait un vrai partenariat. »

Pour Merco, la durabilité ne se limite pas à l’économie d’énergie ou à élimination de l’hélium. Elle réside aussi dans la durée de vie des machines. « Les clients attendent de nous que nous fabriquions des machines capables de durer 30 ans », explique Donaat. « La semaine dernière encore, nous avons dû prévoir une pièce de rechange pour une machine datant de 1979. » Cette longue durée de vie demande des composants fiables et une longue prise en charge. « Il y a encore des clients avec des systèmes de commande S5. Il est encore possible de se procurer des pièces de rechange pour cela. »

Merco Machines - Thomas Vermeir
Il y a peu de constructeurs de machines en Europe capables de rivaliser avec le caractère innovant de Merco Machines.
Thomas Vermeir, Account Manager, Siemens

Le marché bascule

Le testeur d’étanchéité hybride n’est pas un produit comme les autres : c’est un instrument de transition. « Notre client peut désormais effectuer des tests hybrides, ou tester un fût sur cent à l’hélium pour prouver que son processus est correct », explique Donaat. « Il n’utilise pratiquement pas d’hélium, mais peut bel et bien convaincre ses acheteurs. » C’est essentiel dans un secteur conservateur.

Les arguments économiques sont convaincants : coûts réduits (pas d’hélium, pompes plus petites), consommation d’énergie moindre, tests plus rapides. « Pas besoin d’attendre 20 secondes. On peut voir tout de suite s’il y a une fuite. »

« Je pense vraiment que d’ici dix ans, les testeurs à l’hélium auront disparu pour être remplacés par des testeurs hybrides », déclare Donaat. « Et peut-être qu’à la fin, l’hybride disparaîtra et qu’il ne restera plus que le testeur sous vide. Merco Machines aura alors veillé à ce que l’hélium ne soit plus utilisé dans le secteur des fûts. »

Merco Machines - Market tilts

Les avantages en bref

  • réduction considérable de la consommation d’hélium : de 2 litres par fût à des tests par échantillonnage
  • cycle d’essai plus rapide : mesure instantanée grâce au principe du débit constant
  • réduction des coûts énergétiques : pompes à vide plus petites et récupération d’énergie via des entraînements SINAMICS
  • réduction des coûts opérationnels : pas d’hélium coûteux pour chaque fût
  • à l’épreuve du temps : instrument de transition vers des tests sans hélium
  • technologie fiable : T-CPU Siemens et Drive Controller pour des processus de régulation complexes
  • longue durée de vie : composants avec 20 à 30 ans de prise en charge