ELEMENTS PREFABRIQUES. Utilisation d une pompe à béton fixe sur un nouveau carrousel à palettes chez C.F.Structures Ltd. à Summerhill, en Irlande

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1 SPECIAL PRINT ELEMENTS PREFABRIQUES Utilisation d une pompe à béton fixe sur un nouveau carrousel à palettes chez C.F.Structures Ltd. à Summerhill, en Irlande Member of

2 Construx b.v.b.a., 3600 Genk, Belgique Utilisation d une pompe à béton fixe sur un nouveau carrousel à palettes chez C.F.Structures Ltd. à Summerhill, en Irlande Pour satisfaire certaines exigences spécifiques, comme p. ex. un minimum de personnel, un encombrement moindre de l installation, une sécurité d exploitation plus grande de l installation et des volumes journaliers garantis, Construx b.v.b.a. développé une installation très compacte de production d éléments préfabriqués en béton pour plaques filigranes. Le client, C.F.Structures Ltd., jusqu à présent une entreprise de construction sans la moindre expérience dans la production d éléments préfabriqués en béton, exigeait un concept rapide et surtout rentable. Les ingénieurs de Construx b.v.b.a. ont élaboré un carrousel à palettes offrant une capacité de production de plaques maximum de 590 m 2 par équipe qui requiert l utilisation de seulement 4 à 5 personnes. Le carrousel à palettes de Summerhill séduit surtout par une pompe à béton avec mât de transport (tous les deux télécommandés), ainsi que par un système de levage de palettes hydraulique et piloté par ordinateur, d une précision de 0,1 mm. 2 C.F.Structures Ltd. et Construx b.v.b.a.: une forte équipe Intégration d un carrousel de palettes dans un bâtiment existant PBI Préfa Béton International C.F.Structures Ltd. est une PME du secteur de la construction basée à Dublin et qui réalise depuis plus de 25 ans la construction de bâtiments d habitation et commerciaux. La compétence première de l entreprise sont les projets en béton prêt à l emploi en qualité de sous-traitant pour les plus importantes entreprises de construction d Irlande. En raison du boom économique que connaît l Irlande, les besoins en éléments préfabriqués en béton ont énormément augmenté au cours des 10 dernières années. Ces dernières années, les capacités nationales de production n ont pu réussir à satisfaire la demande. L importation d éléments préfabriqués était la seule solution possible. Tim McNulty, propriétaire de C.F.Structures Ltd., s est décidé en faveur de la production de plaques en béton au sein de sa propre entreprise après avoir constaté que la livraison externe «just-in-time» sur les chantiers par des partenaires devenait de plus en plus difficile. Construx b.v.b.a., constructeur belge de systèmes de fabrication d éléments préfabriqués en béton et en béton coffré, a apporté la solution à ce problème. Un carrousel de palettes extrêmement compact mais pourtant extrêmement rentable L ensemble du carrousel occupe une surface de 84 m x 12 m et ainsi, présente une très grande compacité. Les 20 palettes en acier présentent une taille totale de 12,5 m x 2,4 m et sont équipées, sur les deux côtés longitudinaux de 12,5 m de long, de coffrages latéraux fixes coniques de 80 mm de hauteur. Sur une palette avec trois coffrages latéraux magnétiques d une longueur de 2,4 m, il est alors possible de fabriquer à chaque fois deux plaques filigranes d une longueur totale de 12,3 m. Les palettes sont transportées avec l aide de chevalets à rouleaux et roues d entraînement dans le sens de la longueur. Le déplacement transversal sera assuré par des chariots de transport agencés par paires. Le système hydraulique de levage est installé entre deux rangées d étagères comprenant chacune 9 compartiments; chaque étagère dispose en outre en-dessous d un stock-tampon

3 Vue générale du carrousel de palettes pendant la production supplémentaire. Ultérieurement, les deux systèmes d étagères peuvent être transformés en chambres de durcissement de sorte que l installation puisse être en mesure de fonctionner en mode à deux équipes. Des demi-étriers vibrants sont disposés à un endroit du circuit à la place de galets de roulement. A l avenir, il sera possible en cas de besoin d installer un deuxième poste de vibrage puisque le mât de transport possède un rayon d action de 10 m. Acheminement du béton pour le carrousel de palettes En tout, cette installation ne comprend pas plus de 9 positions, y compris le système de levage et les deux systèmes d étagères. Pourtant, ce système présente une très grande souplesse d utilisation car le dispositif de levage tout comme le poste de vibrage sont accessibles depuis 3 positions différentes. Si l on prend en compte le fait que le décoffrage, le levage des plaques de béton, le nettoyage et le graissage des palettes, le placement des coffrages latéraux et des encoches, ainsi que la mise en place des armatures, ont lieu sur trois positions seulement, l opérateur dispose, en cas de besoin, de quatre positions-tampon. Acheminement du béton au sein de l installation via une pompe fixe et un mât de transport Actuellement, aucune installation de mélange n est installée sur le terrain de l entreprise de sorte que la totalité du béton nécessité PBI Préfa Béton International

4 quotidienne de 20 palettes. Un autre motif important pour le choix de la pompe était pour lui le fait que le processus reste pilotable dans sa totalité: la fabrication des plaques de béton, le montage de ces plaques sur ses propres chantiers et le coulage sur site de la couche supérieure en régie propre. C est pourquoi il n était pas nécessaire de devoir disposer de différentes épaisseurs de plaques. 80 mm représentaient une cote idéale pour toutes les plaques de béton, indépendamment de l épaisseur totale finale de chaque plaque. La pompe utilisée est une OLIN 1545 avec pousseur en S et un débit de 25 m 3 à l heure. Reginald Maes, gérant de M.R.C. Betontechniek b.v.b.a. en Belgique, a installé en tant que sous-traitant de Construx b.v.b.a., cette pompe américaine équipée d une isolation acoustique et d un système de graissage automatique. La pompe se trouve dans une annexe, juste à côté du bâtiment, à seulement 1 m de distance du mât de transport. La rotation du premier bras est assuré par un moteur électrique à commande par fréquences monté sur la première articulation du mât ACME. Deux télécommandes (une sur la pompe et une sur le moteur électrique) permettent à une personne seulement de piloter l ensemble du processus de bétonnage; ici, le deuxième bras du mât de transport est guidé à la main. Dehors, le conducteur de la bétonnière surveille le déversement du béton dans la benne de 220 litres de la pompe. Bétonnage télécommandé avec le mât de transport doit être livré par bétonnières. Le concept évoqué au début d un distributeur de béton, depuis lequel le béton apporté par les bétonnières serait utilisé via une trémie de remplissage, a été rapidement abandonné en raison de la complexité d une telle procédure dans un espace aussi restreint. Dans le cadre de projets précédents, Construx b.v.b.a. avait déjà tenté de gagner quelques clients aux avantages offerts par une pompe à béton, combinée à un mât de transport, pour acheminer le béton de manière rapide et efficace en termes de coûts. Mais ces clients n ont sans doute pas voulu «essuyer les plâtres». Pour Tim McNulty au contraire, le recours à une pompe à béton était quasiment la seule possibilité d assurer une production Si des retards surviennent pendant le bétonnage, alors que du béton se trouve encore dans la pompe ou dans le mât, l extrémité du deuxième bras peut être raccordée à une conduite qui ramène le béton dans la benne se trouvant à l extérieur. De manière générale, le béton peut être également transvasé dans le système pour éviter un nettoyage intermédiaire. Un système hydraulique de levage de palettes, piloté par ordinateur, présentant une précision de 0,1 mm Autre éléments critique d un carrousel de palettes: le système de levage. Le manque d espace dans le bâtiment a entraîné le choix d un système de circulation semiautomatique à commande numérique programmé par les ingénieurs de Construx b.v.b.a. Un système à étapes entièrement automatisées aurait représenté une source Les plaques filigranes après le vibrage Mât de transport ramené à la benne 4 PBI Préfa Béton International

5 Une pompe à béton fixe facile à nettoyer à l extérieur du bâtiment Système hydraulique de levage de palettes, piloté par ordinateur de dangers trop importante. C est pourquoi chaque modification de la position d une palette doit être lancée par l opérateur. Le système de levage a failli entraîner un étranglement du flux de production. Pour éviter ce défaut, Construx b.v.b.a. a élaboré, en coopération avec l entreprise belge Vapo Hydraulics n.v., un système hydraulique de levage de palettes piloté par ordinateur présentant une précision de 0,1 mm. Ce système garantit un levage parfait, sans exiger d appuis à chaque niveau d étagère. Ceci signifie également que le système de levage peut approcher directement dans son mouvement ascendant sa position exacte, sans devoir être déplacé un petit peu vers le haut ou vers le bas, pour reposer ensuite sur ses appuis. Dans le système de levage, la sécurité et la précision peuvent être alliées à la vitesse. Comme cela a déjà été évoqué plus haut, chaque système d étagères dispose de 10 positions accessibles, y compris une position-tampon au sol. L écart entre les niveaux est de 550 mm. Avec une double chaîne de traction (comme pour les chariots-élévateurs), les 10 positions peuvent être desservies avec un vérin de 3 m de long. Le système de levage est déplacé grâce à quatre de ces vérins. Comme toutes les palettes provenant du poste de vibrage sont remplies jusqu à l arête supérieure des coffrages latéraux, la différence de hauteur entre les quatre vérins ne doit pas dépasser 2 mm. Les vérins sont équipés d un capteur de course Positionnement automatique sans appuis avec une précision de 0,1 mm PBI Préfa Béton International

6 linéaire magnétostrictif. Dans un tel capteur, dans un guide d ondes magnétostrictif spécialement conçu à cet effet, une impulsion supersonique de torsion sera déclenchée par l interaction entre deux champs magnétiques. Le premier champ est généré par un aimant permanent mobile guidé à l extérieur autour du tube du capteur et le second champ naît d une impulsion électrique qui est envoyée le long du guide d ondes. L interaction des deux champs magnétiques génère une impulsion électrique qui est acheminée à vitesse supersonique le long du guide d ondes jusqu à ce qu elle soit détectée par le capteur. La détermination de la position des aimants est réalisée avec une haute précision par la mesure de la période de temps écoulée entre l envoi de l impulsion électrique et la réception du signal de réponse électrique qui en résulte. Ceci permet un positionnement exact sans contact sans générer la moindre usure des composants du capteur. Les capteurs utilisés atteignent une précision de 0,01 mm qui entraîne une précision effective de 0,1 mm sur le système de levage. Quelques autres obstacles ont également dû être franchis: des charges inégales des palettes entraînent des charges inégales sur les vérins de sorte que les répartiteurs hydrauliques de débit conventionnels n entraient pas en ligne de compte. La hauteur de levage de 3 m entraîne une modification des caractéristiques du fluide hydraulique lorsque les pistons se trouvent à leur point mort bas ou haut. Les paramètres de système doivent alors être adaptés en permanence afin d obtenir un déplacement linéaire des vérins hydrauliques. C est pourquoi une commande numérique conventionnelle n était pas possible; il fallait utiliser une technique de commande mieux adaptée. En raison de sa fiabilité, les ingénieurs ont sélectionné la CompactRIO de National Instruments Corp. comme plate-forme pour la commande de système. La procédure de mesure nécessaire a été développée avec LabVIEW (également de National Instruments Corp.). Les signaux numériques de capteur, qui indiquent les positions des vérins, sont transformés, grâce à un module logique FPGA (Field Programmable Gate Array) programmable sur site, en valeurs chiffrées qui à leur tour sont traitées dans le programme en temps réel LabVIEW qui sert alors de logiciel de commande. Ces valeurs alimentent le système FSF (Full State Feedback) en données qui pilotent la pression de service, la position et la vitesse des quatre vérins. La commande évalue la situation actuelle en continu, permettant ainsi d adapter le débit de fluide hydraulique de chaque vérin en permanence. L interface d opérateur a été programmée avec LabVIEW sur un module à écran tactile WinCC. Le résultat de cette démarche permet à l opérateur de ne pas s occuper d algorithmes complexes mais de définir seulement la position de palette souhaitée dans l un des deux systèmes d étagères. Le système hydraulique de levage s occupe du reste. Conclusion: une solution fiable et rentable Pour minimiser tous types de retard dans la production, le département Développement de Construx b.v.b.a., tout comme les techniciens SAV de Vapo Hydraulics n.v., disposent d un accès direct en-ligne à la commande numérique du carrousel de palettes ainsi qu à celle du système hydraulique de levage de palettes. Ce processus de backup garantit une sécurité élevée contre les pannes, répondant ainsi aux spécifications du client. Lors de ce projet, il a été démontré qu il est parfois préférable de se concentrer sur les étranglements apparents d un carrousel de palettes plutôt que de tenter d automatiser chaque étape du processus. Dans tous les cas, il s agit d éviter des investissements coûteux et inutiles qui n ont pour seul effet que de donner au processus de production une maturité technique de façade. Un fabricant, qu il soit producteur d éléments préfabriqués en béton ou constructeur d installations, doit toujours viser la solution la plus simple (sécurité d utilisation), la plus rapide (ponctualité) et qui présente le meilleur rapport qualité/prix (coûts salariaux, investissement). Un client satisfait est la meilleure référence pour une entreprise. Autres informations: Satisfaits des résultats (de g. à dr.): Anthony Jannes, gérant de Construx b.v.b.a., Tim McNulty, propriétaire de C.F.Structures Ltd., Ward Demyttenaere, gérant de Construx b.v.b.a. Construx bvba Slingerweg 1, 3600 Genk, BELGIQUE T , F info@construx.be 6 PBI Préfa Béton International