À mesure que les machines, instruments et appareils deviennent plus intelligents, efficaces et polyvalents, les capteurs jouent un rôle crucial et croissant dans leur évolution. Par exemple, les capteurs fournissent les données et rapports critiques permettant aux robots de sentir sur quelle profondeur ils ont foré telle ou telle matière.
Roland Berger, un cabinet de conseil aux entreprises, estime que la seule demande de capteurs intégrant des systèmes électroniques de mesure atteindra les 30 milliards de pièces en 2020, soit approximativement le double de 2015. Parallèlement à la hausse de la demande de capteurs numériques, les critères que ceux-ci doivent respecter augmentent eux aussi.
« Les capteurs d'aujourd'hui doivent toujours être adaptés individuellement aux applications spéciales. Ils doivent s'intégrer facilement avec les machines et systèmes, et fournir des données fiables et précises, » observe Hermann Merz, Directeur commercial spécialisé dans les technologies de pesage et les capteurs OEM chez HBM. « Par exemple, les capteurs pour équipementiers (OEM), développés spécialement pour les applications d'un client donné, doivent pouvoir être intégrés dans des systèmes existants sans avoir à reconstruire ceux-ci, ou remplacer une pièce existante par un capteur actif. »
Les capteurs de HBM font face à une complexité technique de plus en plus grande, que ce soit dans le secteur agricole ou des appareils médicaux, en robotique ou dans les produits de consommation. Ces capteurs doivent donc eux aussi évoluer très rapidement.
Les spécialistes de HBM, un des leaders mondiaux du marché des technologies de mesure, harmonisent le processus de développement par un engineering souple. « Les capteurs destinés à nos clients entrent souvent en phase de production de masse au bout de six mois seulement. Vu que nous travaillons souvent, aux côtés de nos clients, sur des produits dotés d'un haut potentiel d'innovation, comme les vélos électriques, nombre de nos projets débutent par un accord de confidentialité, » souligne M. Merz.
« Grâce à notre technologie éprouvée des jauges de contrainte, nous sommes capables de produire un capteur robuste pour pratiquement n'importe quel composant, comme un roulement de roue ou un élément de support. »
Concrètement, HBM ne passe que par quatre étapes pour produire un nouveau modèle de capteur :
Les premières semaines, les experts de HBM rencontrent le client pour cerner la fonction visée pour le capteur et les composants qui entreront en ligne de compte pour les mesures (par exemple, les essieux d'une machine agricole pour surveiller la position latérale du véhicule). Ils explorent aussi la possibilité de transformer des composants existants en capteurs actifs. « Une fois l'analyse précise de l'application et la FEA (Finite Element Analysis) terminées, nous avons de quoi préparer la suite du travail de développement, » explique M. Merz.
Dans les semaines suivantes, nous travaillons à l'élaboration d'un modèle test et d'une proposition : un schéma de commande montrant comment il sera satisfait aux critères, une estimation du prix de fabrication des prototypes et un prix cible pour la production de masse. Une fois que HBM a reçu le feu vert du client, il fabrique un premier prototype. « Grâce à la rapidité de notre prototypage, nos clients ont en main un capteur test fonctionnel en quelques semaines à peine, » poursuit Merz. « Si nos délais sont tellement courts, c'est en partie grâce aux près de 20 années d'expérience dans les capteurs spéciaux de notre équipe aux États-Unis. »
Une fois les prototypes achevés, le nouveau modèle de capteur OEM est installé dans les applications du client en vue de son essai. (HBM peut procurer tout le matériel et les protocoles d'essai si nécessaire). Cette étape comprend généralement l'évaluation et l'affinement des détails, par exemple la position des raccords ou des dispositifs électroniques de mesure. De plus, les experts de HBM se servent des résultats d'essai pour optimiser les jauges de contrainte.
« HBM est l'un des rares fournisseurs de capteurs OEM à proposer la conception et la production de jauges de contrainte, qui sont la pierre angulaire de mesures précises, »
précise M. Merz.
« En réalisant des jauges de contrainte taillées pour une application donnée et précisément alignées sur celle-ci, nous obtenons des capteurs encore plus puissants et plus précis. Pour cela, notre expérience, soit la conception de plus d'un millier de jauges de contrainte personnalisées, nous aide beaucoup. »
Après que les essais sont terminés avec fruit, le prototype de capteur OEM développé peut entrer sans transition en production de série/de masse. Chez HBM, la conception et la production sont étroitement liées. Si le passage du développement à la production est réalisé de façon précise et efficace, c'est grâce au SAP implémenté au niveau mondial, à notre équipe logistique internationale expérimentée et aux meilleurs systèmes de qualité qui soient.
HBM réalise des capteurs sur mesure en vue de répondre aux demandes de clients. Dans quels secteurs ces capteurs OEM sont-ils appliqués ?
Nos clients sont actifs dans des secteurs très variés, comme la fabrication de dispositifs médicaux, d'équipements agricoles, la construction mécanique ou encore le secteur automobile. Leurs demandes sont souvent très spécifiques. Pour vous donner un exemple, nos capteurs OEM sont présents dans certaines machines agricoles modernes, dans le cadre d'applications visant à accroître le rendement agricole. L'épandage d'engrais ou l'ensemencement peuvent être optimisés en fonction des conditions de sol d'un champ donné. Des lits d'hôpital aux équipements d'imagerie médicale, pratiquement chaque appareil médical électrique contient un capteur de force, de pression, de pesage ou une jauge de contrainte qui contrôle les variations mécaniques. Ce sont des capteurs de HBM qui procurent ces informations.
Quelle est la procédure à suivre pour développer un capteur ?
Nous pouvons transformer pratiquement n'importe quel composant en un capteur haute performance, et ce, en quatre étapes à peine. En concertation avec notre client, nous définissons les tâches assignées au capteur et les composants qui doivent être pris en ligne de compte. Il peut par exemple s'agir de la suspension des roues d'un véhicule, si c'est la charge sur l'essieu qui est mesurée. Notre équipe de développement crée un modèle, puis un prototype, et l'essaie dans les ateliers du client. Si le prototype réussit les essais, il passe en phase de production de série/de masse.
Combien de temps faut-il pour qu'un capteur OEM entre en production de masse ?
Cela varie naturellement d'un projet à l'autre, et selon les critères imposés. Le plus souvent, il faut à peine six mois pour qu'un nouveau capteur entre en production de série. Nous avons à cœur de conserver un processus de développement fluide et efficace par la mise en œuvre d'un engineering souple impliquant la coopération des équipes de conception et de production dès le départ. Après la réunion d'engineering initiale, nous réalisons une FEA et concevons un design. Une fois que les prototypes sont approuvés, nous pouvons lancer la production sans transition. Nous sommes les seuls sur le marché à offrir un délai de retour aussi court.
« HBM rassemble sous son toit 50 années d'expérience dans les technologies de mesure, et bénéficie ainsi du savoir-faire nécessaire pour développer des capteurs destinés à un client précis - des jauges de contrainte aux dispositifs de mesure électroniques - afin d'obtenir des systèmes complets, extrêmement fiables et très précis » conclut M. Merz.
