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La mécatronique, ses applications et ses apports dans l’industrie

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Mécatronique. Ce mot est de plus en plus utilisé dans l’industrie. Si vous vous interrogez sur son sens exact et ce qu’il recouvre, dans la vie de tous les jours comme dans les processus de production, cet article est fait pour vous. Vous allez découvrir pourquoi autant d’entreprises utilisent la mécatronique pour concevoir et fabriquer leurs produits.

Qu’est-ce que la mécatronique ?

Le mot mécatronique a été inventé pour définir un processus d’ingénierie multi-disciplinaire associant la mécanique, l’électronique, l’automatisme et l’informatique en temps réel. Dans ce processus, les 4 disciplines sont abordées simultanément, en synergie, pour développer et contrôler des systèmes automatisés complexes.

 

 

Un terme issu de la robotique

Le mot mécatronique n’a fait son entrée officielle dans la langue française qu’en 2005. Mais sa version anglaise, « mechatronics », est beaucoup plus ancienne puisqu’elle date de la fin des années 60. C’est un ingénieur japonais de la société Yaskawa Electric Corporation qui l’a inventé.

Les premiers développements de la mécatronique correspondent à l’introduction de capteurs et de systèmes de contrôle avancés dans les bras robotiques. Depuis, la mécatronique n’a cessé d’évoluer et de se développer, suivant les avancées des technologies de communication et de l’intelligence artificielle.

 

Une démarche de conception applicable à tous types de produits

La norme NF E 01-10 sur le vocabulaire mécatronique définit cette nouvelle discipline comme une démarche intégrée de conception et de fabrication d’un produit « en vue d’augmenter et/ou d’optimiser sa fonctionnalité ».

C’est en faisant jouer les synergies entre la mécanique, l’électronique, l’automatisme et et l’informatique dans sa dimension communication en temps réel, qu’il est possible de créer des produits intelligents.

 

Un qualificatif pour des systèmes intelligents et communicants

Le terme mécatronique est aussi utilisé pour qualifier tous les systèmes intégrés dans lesquels sont ajoutés des couches d’intelligence et des capacités de communication.

On parle aussi bien de produit mécatronique que de composant mécatronique. Les deux ont en commun la capacité à recevoir de l’information sur leur environnement et à la traiter pour y répondre de manière adaptée, en temps réel.

Quelles sont les applications de la mécatronique ?

Le champ d’application de la mécatronique s’élargit d’année en année. Ces dernières années, la mécatronique a été portée par le développement de l’IoT (internet des objets) et de l’Industrie 4.0. Son développement devrait se poursuivre avec l’avènement de l’intelligence artificielle (IA) et les possibilités d’exploitation de la donnée (Big Data).

La mécatronique est désormais partout, aussi bien dans notre vie quotidienne que dans nos usines.

 

La mécatronique dans notre vie quotidienne

La mécatronique a été à l’origine de beaucoup d’innovations qui nous paraissent aujourd’hui presque banales : la fonction autofocus sur les appareils photos, l’ABS et l’ESP sur les voitures. C’est aussi elle qui a permis le développement des imprimantes 3D, et de tous les produits connectés. On la retrouve sur des composants et fonctionnalités très techniques et critiques, comme les roulements des TGV, ou la commande des gouvernes de vol des Airbus A 380.

C’est encore grâce à la mécatronique que l’on avance sur le développement de véhicules autonomes.

 

La mécatronique dans les processus industriels

La mécatronique est le point commun à toutes les solutions 4.0 destinées à l’amélioration des processus de production. Dans les ateliers et sur les lignes, c’est elle qui permet la communication entre les machines. C’est aussi elle qui permet d’enrichir les interfaces homme-machine avec des données issues des composants.

Elle permet de connaître l’état de santé d’une machine pour anticiper les pannes, elle apporte de l’intelligence au cœur des actionneurs, elle permet d’intégrer le mode collaboratif en natif dans les robots industriels. Elle est un moteur incontournable de l’innovation technologique dans l’automatisation des tâches de production.

Les principaux apports de la mécatronique

La mécatronique, pilier des solutions Industrie 4.0 a permis de briser des plafonds de verre en matière d’optimisation des performances et d’amélioration de la productivité. Elle contribue également à faciliter le travail des opérateurs et à réduire la consommation énergétique des machines ; elle va donc aussi dans le sens d’une industrie plus responsable.

 

Moins de limites à l’automatisation

En améliorant la fiabilité des systèmes automatisés complexes par une prise en compte de leur environnement, la mécatronique permet à des robots, des AGV, des AMR de travailler de manière autonome dans un espace partagé avec les humains.

Elle offre la possibilité d’automatiser des tâches qui ne pouvaient pas l’être.

 

Le développement de la maintenance prédictive

Les composants équipés de capteurs et capables de communiquer sont à la base de tous les modèles et applications de maintenance prédictive. La maintenance prédictive exploite les composants au maximum de leurs capacités, tout en évitant les défaillances. Elle contribue aussi à une plus grande durabilité des équipements.

 

L’amélioration de l’efficacité énergétique

La mécatronique a permis de développer des systèmes automatisés dans lesquels l’apport d’énergie est optimisé à chaque instant, pour éviter tout gaspillage. Dans certains cas, on peut observer des réductions de consommation d’énergie jusqu’à 90% : un apport important dans un travail sur la réduction des coûts.

 

De la flexibilité dans l’automatisation

C’est aussi grâce à la mécatronique que les machines peuvent réaliser des changements de format à la volée, que les postes d’assemblage peuvent accompagner les opérateurs sur de nouvelles gammes de production pour diminuer les erreurs… Elle accompagne la flexibilité des lignes de production, avec en ligne de mire une rentabilité sur des productions quasiment unitaires pour répondre aux besoins d’ultra-personnalisation.

Avec son programme Smart Mechatronix et son nouvel environnement d’automatisation ctrlX, Bosch Rexroth propose une nouvelle génération de composants et systèmes mécatroniques qui facilitent l’intégration de solutions intelligentes, avec à la clé des gains de temps significatifs.

Pascal Laurin
Directeur Industrie 4.0 Bosch France, Directeur Division Technologies d’Assemblage Bosch Rexroth France
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