Industrie de l'emballage écologique : comment parvenir à une fabrication durable
Publié le 9 février 2022 dans Sustainable Manufacturing
Industrie de l'emballage écologique : comment parvenir à une fabrication durable
Le développement durable dans l'industrie de l'emballage est l'un des aspects clés de la lutte contre les déchets plastiques et, au final, contre le changement climatique. Les défis que cela représente nécessitent une technologie d'automatisation flexible et puissante.
En ces temps de lutte accrue en faveur du développement durable, il est essentiel de trouver des moyens de développer des emballages plus respectueux de l'environnement, de préserver les ressources et de s'appuyer sur des chaînes de production intelligentes et plus efficaces.
Des concepts globaux sont nécessaires. Prenons les capsules de café, par exemple : d'un côté, les consommateurs veulent un moyen simple et rapide de préparer une tasse de café frais le matin. De l'autre, les capsules jetables les plus prisées représentent un lourd fardeau environnemental. Un consommateur plus respectueux de l'environnement exige que les grains de café soient cultivés de manière plus durable et équitable, que les capsules soient produites de manière plus respectueuse de l'environnement et que leur recyclage devienne plus écologique. De nouvelles approches de la fabrication durable sont essentielles.
Il ne fait aucun doute qu'une quantité trop importante de plastique est produite et mise au rebut dans le monde entier. La production de plastique a augmenté de manière exponentielle ces dernières années, passant de 2,3 millions de tonnes en 1950 à 448 millions de tonnes en 2015, et ce chiffre devrait encore doubler d'ici 2050. Autre problème : les plastiques contiennent souvent des additifs qui les rendent plus résistants, plus flexibles et plus durables. Cependant, bon nombre de ces additifs prolongent la durée de vie des produits lorsqu'ils deviennent des déchets, et leur temps de décomposition est estimé à au moins 400 ans. Dans ce contexte, l'industrie de l'emballage est l'un des principaux contributeurs à cette saturation plastique, qui doit être réduite de toute urgence. L'industrie est confrontée à une tâche colossale : développer des alternatives durables, réduire les déchets tout en économisant de l'énergie et utiliser des sources d'énergie alternatives.
Les cinq piliers de l'emballage durable
Des facteurs clés sont à prendre en compte pour un emballage plus durable. Tout d'abord : réduire les matériaux d'emballage, non seulement pour ce qui est des matières plastiques vierges dans l'emballage primaire, mais aussi de la quantité d'emballages de protection secondaires et finaux. Ensuite : éliminer le besoin d'emballages à usage unique. Certaines stratégies pour résoudre ce problème commencent par augmenter l'utilisation et l'adaptation des systèmes réutilisables et rechargeables. Comment ? En reconcevant l'emballage avec d'autres matériaux d'emballage qui facilitent le recyclage, qui sont biodégradables, compostables ou qui ont un impact moindre sur l'environnement s'ils finissent dans la décharge. Les emballages fabriqués à partir de monomatériaux constituent une autre stratégie qui suscite un intérêt croissant dans l'industrie de l'emballage. Ils ont une meilleure recyclabilité, mais le passage à ces produits peut être un processus difficile qui nécessite un contrôle strict des opérations. Les équipements d'emballage doivent être adaptés ou personnalisés pour obtenir un processus de formation, remplissage et scellage avancé qui garantit la même qualité et les mêmes performances d'emballage.
Tous ces efforts en faveur d'un emballage plus durable doivent être accompagnés d'une infrastructure de collecte qui permet un avenir sans gaspillage ou avec peu de déchets, ainsi que d'un changement de comportement urgent des consommateurs, de l'industrie, des détaillants et de l'ensemble du système circulaire.
Nouvelles exigences pour les sites de production
L'une des stratégies de développement durable dans l'industrie de l'emballage consiste à réduire la quantité de plastique, en particulier s'il est vierge. Pour ce faire, il est essentiel de passer d'un emballage rigide à un emballage flexible. Des parois plus fines, des tailles plus petites, des coutures plus étroites et des poids plus légers sont un bon moyen de réduire la quantité de plastique vierge utilisée dans le conteneur principal. Ajoutons à cela l'utilisation de monomatériaux déjà mentionnés, de biopolymères et de papiers, ainsi qu'une augmentation de la proportion de matériaux recyclés dans les emballages primaires, de protection et de transport (emballage primaire, secondaire et final). Cela a des répercussions sur les processus et les technologies de l'usine qui doivent être réévalués : par exemple, les entreprises doivent vérifier la compatibilité de leurs équipements et ajuster les paramètres si nécessaire. Les chaînes doivent être flexibles pour pouvoir passer à de nouveaux matériaux. La liaison et la gestion des nouvelles informations machine à machine sont nécessaires. Il est également impératif de contrôler les performances des machines dans les nouvelles conditions et d'éviter autant que possible le gaspillage.Passez à de nouveaux matériaux pour garantir la qualité et la sécurité
Si des matériaux plus durables sont utilisés pour les emballages, il reste impératif d'assurer la qualité du produit final. Au niveau de la chaîne de fabrication, le passage à des matériaux plus durables signifie ceci : éviter les problèmes typiques dans l'emballage primaire tels que les bourrages ou les déchirures de matériaux, la mauvaise qualité de l'étanchéité ou l'étiquetage incorrect.
Par exemple, les matériaux à base de papier ont une résistance différente à la déchirure et à la perforation, ce qui implique un contrôle plus précis de la formation des emballages. Le film rétractable fabriqué à partir de plastique recyclé possède des propriétés de rétraction très différentes par rapport au film fabriqué à partir de matériaux vierges, ce qui exige un contrôle de température de rétraction polyvalent mais précis. Il existe par ailleurs d'autres aspects à prendre en compte dans l'emballage secondaire, qui gagnent un attrait grandissant ces derniers temps. Citons la réduction des points de fusion des adhésifs lors de la conception et de la fermeture des cartons, la mise en œuvre de stratégies de réduction des matériaux, notamment des matériaux ondulés légers, ainsi que le déballage et le remballage du contenu d'une palette avec des cartons fabriqués à partir de carton plus durable et de matériaux alternatifs. Toutes ces stratégies visant à rendre l'emballage plus durable nécessitent une analyse approfondie pour identifier l'étape de la chaîne qui doit être mise à jour afin de garantir la qualité et la sécurité du produit.
Il est nécessaire de fabriquer des produits à l'épreuve du temps avec des technologies d'automatisation et de robotique qui peuvent fonctionner de manière flexible avec différents matériaux. Les exemples suivants montrent ce que les entreprises doivent rechercher spécifiquement.
1. Défi du blocage de film
Les films plus fins et recyclés sont plus durables, mais peuvent également s'emmêler plus rapidement. Même de légères modifications de l'épaisseur du film entraînent un enroulement et un déroulement irréguliers et augmentent la tension sur le film. Une tension inégale, à son tour, provoque des défauts lors de la formation ou de la fermeture de la poche, tels qu'un enroulement, une déchirure, un pliage ou un décalage latéral ou un mauvais alignement. Une manipulation correcte avec un rendement maximal et une consommation minime de film est essentielle à l'efficacité globale de l'équipement d'origine. Par conséquent, si des plis se forment dans le joint, les opérateurs doivent vérifier s'il y a des erreurs de machine qui contribuent à l'alimentation incorrecte du film. Il peut s'agir par exemple de rouleaux mal alignés, de dispositifs d'alimentation différents ou de rouleaux bloqués qui ne tournent pas librement. Le système OMRON de contrôle de tension du film assure un contrôle synchronisé de la tension, de l'alimentation et de la coupe. À cela s'ajoute la détection de marques (couleur) pour la compensation de film grâce au contrôle de mouvement pour garantir un déroulement optimal du rouleau. La bibliothèque d'emballage OMRON offre une large gamme de blocs de fonction pour le traitement du film dans les machines de moulage, remplissage et scellage verticaux.2. Défi du scellage de film
Les films plus fins offrent des coûts réduits et une esthétique améliorée. Cependant, ces matériaux sont plus sensibles à la chaleur et sont susceptibles de brûler lors de l'utilisation d'adhésifs et de technologies d'étanchéité traditionnels. La température de scellage réelle doit donc être contrôlée en permanence et avec précision, et réglée automatiquement pour éviter toute perte de productivité ou tout défaut de scellage susceptible de générer des rejets et des pertes. OMRON relève ce défi grâce à un algorithme de contrôle de la température basé sur l'IA et synchronisé avec le mouvement de la machine, ainsi qu'à une technologie de capteurs qui peut être intégrée plus près de la barre d'étanchéité. Le bruit est compensé par une fonction de réglage automatique du filtre.3. Défi du contrôle qualité des emballages et des étiquettes
Les emballages refermables ou les sachets dotés de buses remplacent de plus en plus les contenants en plastique rigide. Les emballages flexibles avec de nouveaux éléments tels que les bouchons refermables imposent des exigences différentes en matière d'intégrité des emballages et de tests de qualité. Les films plus fins, les matériaux d'origine biologique ou ceux contenant davantage de matériaux recyclés présentent un profil de résistance à la chaleur, à l'élongation et à la perforation différent. Ces différences peuvent entraîner des irrégularités dans la forme et les arêtes pendant le formage et la coupe. Les matériaux plus durables, notamment les matériaux non laminés ou les monomatériaux, changent également de forme et peuvent réduire la fidélité ou les performances de l'impression d'étiquettes. La lecture et la vérification des informations d'étiquette sur l'emballage sont difficiles lorsque la forme est incohérente ou que la qualité d'impression change. OMRON répond à ce problème grâce à son système d'inspection à grande vitesse : ce système simple et évolutif est adapté à plusieurs chaînes et s'intègre de manière transparente aux systèmes robotiques. Il offre une plate-forme multi-caméras avec un seul contrôleur pour la capture de plusieurs images à haute vitesse, afin de détecter de manière fiable les défauts potentiels. Des algorithmes avancés permettent de détecter les caractères difficiles à lire, dans des conditions d'éclairage variables et à des vitesses élevées.
4. Défi des nouveaux adhésifs et des nouvelles techniques de collage
L'élimination des rubans et la réduction des adhésifs augmentent la recyclabilité des cartons. En éliminant le besoin d'une bande de silicone, elle est 100 % recyclable et biodégradable. Pour produire et sceller des cartons, les entreprises s'appuient de plus en plus sur une application stratégique et réduite des adhésifs. Cela nécessite un haut niveau de précision et un contrôle qualité continu. Grâce à son système d'inspection visuelle automatisé, OMRON prend en charge la détection précise des motifs de colle. Les paramètres de résolution et de luminosité élevés permettent de détecter les défauts de faible contraste, même dans les conditions de lumière les plus difficiles ou avec des matériaux difficiles à détecter.5. Défi de la manutention de matériaux multiples
Les boîtes en carton fabriquées à partir de fibres recyclées sont plus poreuses et plus flexibles. Dans le cas de machines traditionnelles ou d'un déballage et d'un remballage manuels, la manutention de boîtes en carton recyclé sans les endommager peut s'avérer complexe. Les solutions de palettisation traditionnelles sont difficiles à adapter et à programmer, elles prennent beaucoup d'espace et ne peuvent pas être déplacées vers d'autres parties de l'usine si nécessaire. Il est donc conseillé de disposer d'une solution de robot collaboratif intégrée (cobot) avec des pinces dédiées, pour gérer en toute sécurité une large gamme de formes irrégulières, de niveaux de porosité et d'objets fragiles.
OMRON propose une solution complète d'automatisation de la chaîne d'emballage durable qui aide les entreprises à devenir plus efficaces et plus écologiques, en utilisant leurs machines pour de nouveaux matériaux recyclables et en garantissant la qualité des produits. SYSMAC est une plate-forme d'automatisation intégrée assurant un contrôle et une gestion complets de l'usine d'automatisation. Au cœur de cette plate-forme, la série de contrôleurs de machines prend en charge le contrôle synchrone de tous les appareils de machine et offre des fonctionnalités avancées telles que le mouvement, la robotique et la connectivité de base de données. Ce concept pluridisciplinaire permet de simplifier l'architecture de la solution, de réduire les efforts de programmation et d'optimiser la productivité.
