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Solutions de boucles thermiques : une voie vers l’amélioration des performances, de la durabilité et de la conformité dans le traitement thermique

Les processus de traitement thermique sont un élément crucial de nombreux processus de fabrication, et les solutions de boucle thermique sont devenues de plus en plus populaires pour améliorer le contrôle de la température et obtenir des résultats cohérents. Mais de nombreux équipementiers manquent des opportunités où les solutions de boucle thermique offrent plus qu’un meilleur contrôle.

Dans cet article, Peter Sherwin, responsable mondial du développement commercial pour le traitement thermique et Thomas Ruecker, responsable principal du développement commercial, chez le fournisseur de technologies de chauffage industriel Watlow, explore les possibilités offertes par les solutions de boucle thermique.

Thomas Ruecker

Peter Sherwin

Une solution de boucle thermique est un système en boucle fermée comportant plusieurs composants essentiels, notamment une alimentation électrique, un régulateur de puissance, un élément chauffant, un capteur de température et un contrôleur de processus. L’alimentation électrique fournit l’énergie nécessaire au chauffage, le régulateur de puissance régule la puissance fournie à l’élément chauffant, l’élément chauffant chauffe le matériau et le capteur de température mesure la température. Enfin, le contrôleur de processus ajuste la puissance de sortie pour maintenir la température souhaitée pendant la durée spécifiée, ce qui permet de mieux contrôler la température et d’obtenir des résultats cohérents.

Avantages en termes de performances

Les solutions de traitement thermique en boucle offrent plusieurs avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de traitement thermique, notamment un meilleur contrôle de la température et une efficacité accrue. Le système de boucle thermique assure un contrôle précis de la température, ce qui permet d’accélérer le chauffage et le refroidissement et d’optimiser les temps de trempage. En outre, la conception complète des solutions de boucle thermique modernes inclut un chauffage économe en énergie et une facilité d’utilisation générale.

Les solutions de boucle thermique peuvent également être intégrées aux cadres de l’industrie 4.0 et aux systèmes de gestion des données pour fournir des informations en temps réel sur les performances. La combinaison de l’IA et des algorithmes d’apprentissage automatique peut également fournir des avantages supplémentaires en termes de performance, tels que la capacité d’analyser les données et d’identifier des modèles pour une optimisation plus poussée.

L’efficacité des solutions de boucle thermique de traitement thermique peut être mesurée à l’aide de paramètres tels que l’efficacité globale de l’équipement (OEE). L’OEE combine des mesures de disponibilité, de performance et de qualité pour fournir une vue d’ensemble de l’efficacité d’un processus de fabrication. En suivant l’EEO et les données contextuelles, les entreprises peuvent évaluer l’efficacité de leurs solutions de traitement thermique et prendre des décisions éclairées sur l’optimisation de leurs opérations.

Soutenir le développement durable

Les solutions de traitement thermique en boucle offrent plusieurs avantages en matière de développement durable, notamment la réduction de la consommation d’énergie et des déchets. Le contrôleur de puissance régule la puissance de sortie pour minimiser le gaspillage d’énergie, et l’intégration possible avec des sources d’énergie renouvelables fournit une solution d’alimentation complète qui s’étend de la conception de l’élément au recyclage. Les solutions de boucle thermique, combinées à la conception et aux matériaux d’isolation, offrent des solutions d’efficacité énergétique qui contribuent au développement durable et réduisent l’impact environnemental des procédés de traitement thermique.

Lorsque l’on aborde ces systèmes dans le contexte des émissions de gaz à effet de serre et de l’impact environnemental, il est essentiel de prendre en compte les champs d’application 1 (émissions directes), 2 (émissions indirectes provenant de l’énergie) et 3 (autres émissions indirectes), ainsi que le champ d’application 4 (émissions évitées), moins courant.

Eurotherm EPower Advanced SCR Controller
Contrôleur de puissance Eurotherm EPower avec PLM

Au niveau des composants, des économies d’énergie peuvent être réalisées grâce aux technologies actuelles. Les systèmes avancés de réduction catalytique sélective (RCS), qui offrent des fonctions de gestion prédictive de la charge et des algorithmes de cuisson hybrides, contribuent à la durabilité en optimisant l’utilisation de l’énergie dans les procédés de traitement thermique. Ces systèmes de réduction catalytique sélective offrent une surveillance et un contrôle en temps réel de la consommation d’énergie, tandis que les systèmes de gestion prédictive de la charge utilisent des algorithmes spécifiques pour gérer les pics de charge et s’adapter pour optimiser les conditions locales telles que le délestage ou le partage de la charge.

Les solutions de systèmes thermiques adaptatifs (ATS) constituent la prochaine frontière des solutions de boucles thermiques. Watlow possède des dizaines d’années d’expérience dans les systèmes thermiques pour aider les ingénieurs et les concepteurs à incorporer la technologie ATS dans une variété de processus et de produits industriels.

L’ATS, qui combine les technologies de détection, de chauffage et de contrôle, représente une approche différente et plus innovante du contrôle des performances thermiques pour les systèmes complexes, et offre une conception fusionnée entre les systèmes de chauffage et de contrôle.

Conformité réglementaire

Le NADCAP (National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program) est un programme piloté par l’industrie qui fournit une accréditation pour les processus spéciaux dans les industries de l’aérospatiale et de la défense. Le traitement thermique est considéré comme un « procédé spécial » dans le cadre du NADCAP, car il présente des caractéristiques spécifiques essentielles pour les composants de l’aérospatiale et de la défense. Ces caractéristiques comprennent la sensibilité du processus, une traçabilité limitée, des exigences de performance critiques et un risque potentiel.

L’accréditation NADCAP pour le traitement thermique garantit que les fournisseurs respectent les normes industrielles et les meilleures pratiques pour les processus de traitement thermique. Le processus d’accréditation comprend des audits, une documentation complète et une surveillance continue du contrôle des processus afin de maintenir des niveaux élevés de qualité, de sécurité et de performance.

Laspécification de pyrométrie AMS2750TMG de l’industrie aérospatiale et les réglementations CQI-9 Issue 4 de l’industrie automobile sont essentielles pour garantir la cohérence et la qualité des composants traités thermiquement. Le respect de ces réglementations est essentiel pour répondre aux exigences de qualité rigoureuses des industries aérospatiale et automobile et d’autres industries aux spécifications exigeantes.

L’amélioration continue est également soulignée par les normes AMS2750G et CQI-9 Issue 4, qui exigent des fabricants qu’ils mettent en place un système de surveillance, de mesure et d’analyse des performances de leurs systèmes de traitement thermique. Ce développement permet aux fabricants d’identifier les domaines à améliorer et de mettre en œuvre des actions correctives, garantissant ainsi que les processus de traitement thermique s’améliorent continuellement et répondent aux normes de performance et de sécurité nécessaires.

En intégrant ces réglementations dans une boucle de contrôle de précision, les solutions de boucle thermique de traitement thermique peuvent fournir le niveau de contrôle nécessaire et assurer la conformité avec AMS2750G et CQI-9 Issue 4, conduisant à la production de composants traités thermiquement de haute qualité qui répondent aux performances requises et aux normes de sécurité.

Les solutions de boucle thermique de traitement thermique offrent plusieurs avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de traitement thermique, notamment un meilleur contrôle de la température, une efficacité accrue et de meilleurs résultats en matière de durabilité. L’intégration avec l’industrie 4.0 et les systèmes de gestion des données, ainsi que l’utilisation de métriques OEE, permettent d’améliorer encore les performances des processus de traitement thermique. Alors que la transformation numérique de l’Industrie 4.0 continue d’évoluer, les solutions de boucle thermique de traitement thermique joueront un rôle de plus en plus important dans l’avenir du traitement thermique.

La version intégrale de cet article a été publiée sur energylive.com, le 30 juin 2023

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