24 Juin 2020  |  Productique
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 04/2020

La technologie RFID et les capteurs au cœur d’une fabrique de dispositifs médicaux

Dans la fabrication des poches à sécrétion, la technologie RFID et les capteurs Balluff contribuent à la fiabilité des processus, car les dispositifs médicaux doivent répondre à des normes de qualité élevées. Les systèmes RFID, les capteurs de vision et les colonnes de signalisation à LED de Balluff contribuent à la fiabilité des processus de production.

Dans la nouvelle halle de production de l’entreprise Gindele GmbH à Neuhausen, dans le Bade-Wurtemberg, deux machines de moulage par injection donnent le rythme à l’entrée de cette installation complexe. Cinquante-deux étapes de processus finement coordonnées sont nécessaires pour garantir que les poches à sécrétion équipées de couvercles et de raccords robustes sortent de la bande transporteuse en bout de chaîne, à la vitesse de onze pièces par minute. Au cours d’un processus de production intégré, les matières premières, les produits intermédiaires et les produits finaux sont contrôlés pour détecter toute erreur ou irrégularité.
Dans l’usine de Gindele, en cinquante-deux étapes, les composants sont transformés en un système de collecte jetable.


Un duo d’entreprises pour une solution de fabrication intégrée
Les poches sont utilisées pour la collecte et l’élimination en toute sécurité de différentes sécrétions. « Chaque poche jetable doit pouvoir être scellée de la même manière, en toute simplicité, et être capable d’absorber les liquides sans risque de débordement. Elle doit répondre aux normes de qualité les plus élevées et ne pas éclater, en cas de chute, par exemple », déclare Tobias Gindele, responsable de la technique d’automatisation.

Un processus de production très exigeant
Ce qui semble compact et gérable en tant que produit fini, s’avère être un processus très exigeant lors de la production. À bien des égards, cela nécessite un savoir-faire et une connaissance des processus de premier ordre, ainsi que la sélection de partenaires compétents.
La société Gindele a planifié et mis en œuvre son installation en collaboration avec l’entreprise robomotion GmbH à Leinfelden-Echterdingen, en Allemagne. Autrefois fabricant de produits de haute qualité par injection plastique, Gindele développe aujourd’hui des équipements et des installations complètes. En tant qu’intégrateur système, robomotion développe et conçoit principalement des solutions d’application et de commande basées sur la robotique.
En 2015, ce duo d’entreprises reçoit une commande d’un groupe spécialisé dans le domaine de la santé, réputé pour la production de poches à sécrétion. La première étape consiste à diviser la tâche en étapes de production efficaces, automatisables et sûres. « Nous clarifions en amont les processus critiques à l’aide de modèles fonctionnels et nous simulons le déroulement sur l’ordinateur. Cela crée la confiance, car nos clients reconnaissent qu’en fin de compte, nous ne sommes satisfaits qu’avec des solutions qui répondent aux exigences », déclare Andreas Wolf, directeur de robomotion.
 
Le système RFID industriel BIS M de Balluff. Les porte-pièces s’identifient au niveau des têtes de lecture/écriture et échangent des données. Les systèmes RFID industriels BIS M sont utilisés pour le contrôle de la production, l’assurance qualité et la traçabilité des pièces.

 
Le système RFID, un élément essentiel du processus
Dans un premier temps, une unité de préhension retire les bouchons, les buses et les couvercles de filtres, directement de la machine de moulage par injection. Les pièces sont positionnées sur des porte-pièces équipés du système RFID industriel BIS M de 13,56 MHz de Balluff. Basé sur l’interface IO-Link, ce système est utilisé pour l’identification et la localisation automatiques et sans contact d’objets.
Conforme aux normes ISO, le système RFID offre une vitesse de transmission élevée, même avec de gros volumes de données. En raison des nombreuses combinaisons possibles de supports de données et de têtes de lecture/écriture, il convient aussi bien au suivi de pièces proches, qu’aux applications de contrôle de production, telles que palettisation, enregistrement sur une pièce, suivi de pièces, etc.

Soixante porte-pièces équipés de puces RFID
Dans l’usine de Gindele, soixante porte-pièces sont équipés de puces de données RFID Balluff. Codés individuellement, ils passent par les premières stations de montage, d’assemblage et de contrôle. À l’entrée de la salle blanche, un système de caméra vérifie si toutes les pièces sont correctement positionnées sur le porte-pièces. Deux filtres et un bouchon étanche sont ensuite installés, puis une autre caméra vérifie leur ajustement.
Les données sont échangées au niveau de dix têtes de lecture/écriture le long du processus à deux voies, jusqu’au prélèvement des composants par un robot. Les données relatives aux produits et aux porte-pièces stockées sur la puce sont envoyées à l’unité de commande centrale, où elles sont évaluées. Si les valeurs ne correspondent pas aux consignes, le système de commande déplace le porte-pièces vers la position de transfert, sans autre étape de traitement. Le composant non conforme y est déchargé, puis le porte-pièces vide retourne à la position initiale.

Les capteurs de vision Balluff avec leurs capteurs d’image contrôlent si la poche contient réellement un sachet de gel (à l’intérieur, sur le couvercle bleu). La barrière photoélectrique en fourche Balluff BGL détecte l’interface entre les différents sachets de gel.
 
 
Un capteur de vision vérifie la présence de sachets de gel
Un robot muni de pinces prend en charge les pièces fabriquées. La station suivante place un clapet antiretour sur la buse située sous le couvercle, puis une caméra d’inspection vérifie si celle-ci est montée conformément aux spécifications. Le film tubulaire est acheminé sur la table d’indexage rotative suivante, qui le transforme en une poche collectrice. Un barrage optique à réflexion de Balluff vérifie que le film tubulaire est effectivement présent.
Découpé avec précision, le film est élargi par un écarteur, puis replié sur la face inférieure du couvercle et les deux ensemble sont soudés. Un capteur détecte la position de fin de course dans le vérin pneumatique. De tels capteurs magnétiques sont principalement utilisés pour surveiller la position du piston sur les vérins et les pinces. Le capteur détecte à travers la paroi de l’actionneur, le champ de l’aimant intégré dans le piston. Contrairement aux interrupteurs à lames ou mécaniques classiques, les capteurs électroniques sensibles aux champs magnétiques offrent un comportement de commutation fiable et sans rebond, avec des réserves fonctionnelles considérables, sans points de commutation erronés ou doubles.
Afin d’offrir à l’utilisateur une sécurité maximale et d’absorber toute sécrétion pouvant entrer dans la poche, l’entreprise spécialisée dans le domaine de la santé fait équiper certaines de ces poches de sachets de gel. Ces sachets sont alimentés par le biais d’une bande d’enroulement. Une barrière photoélectrique en fourche détecte la position de coupe souhaitée entre les coussins de gel qui, après la coupe, tombent dans le tube dont la partie supérieure est ouverte. Des barrières photoélectriques en fourche BGL Balluff, étalonnées en usine et dotées d’émetteurs/récepteurs logés dans des boîtiers, assurent une détection de grande précision. Une caméra de contrôle permet de s’assurer qu’un sachet de gel se trouve dans chaque tube.
Avec son capteur d’image CMOS, le capteur de vision détecte des caractéristiques spécifiques dans toute la zone de détection, quelle que soit la position. Il traite jusqu’à sept tâches d’inspection indépendantes, notamment le comptage des bords, la vérification de la luminosité et des contours, la comparaison des contrastes, la reconnaissance des motifs, ainsi que la recherche de positions. Par le biais de l’automate, il est possible d’activer jusqu’à vingt inspections mémorisables.
 
La colonne de signalisation SmartLight permet de visualiser un large éventail d’affichages d’état, de messages d’avertissement ou de demandes d’actions.


Des colonnes de signalisation bien visibles
Le film tubulaire est ensuite soudé et coupé, puis un test d’étanchéité est effectué entre deux mâchoires de serrage. Un robot prélève les pièces de la table rotative et ferme les couvercles. Chaque poche reçoit une empreinte individuelle. Les colonnes de signalisation SmartLight IO-Link sont installées dans de nombreuses stations, bien visibles pour l’opérateur de l’installation. Elles peuvent être utilisées pour visualiser un large éventail d’affichages d’état, de messages d’avertissement ou de demandes d’action. Les couleurs et les zones sont programmables. Les modes segment, niveau, défilant et flex permettent une visualisation avec une large palette de couleurs.
Une dernière caméra vérifie les erreurs et l’intégralité du système, puis le processus de production se termine par le pliage latéral et le placement de la poche dans son carton. En guise de contrôle final, un robot place une poche sur six sur une table de transfert séparée et l’opérateur de l’installation effectue un dernier contrôle visuel de la poche à sécrétion.

Balluff AG
2564 Bellmund
Tél. 032 366 67 57
www.balluff.ch

Gindele GmbH
D-75242 Neuhausen
Tél. +49 7234 95170
www.gindele.de

robomotion
D-70771 Leinfelden-Echterdingen
Tél. +49 711 945426700


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