Des concepts propres pour des lignes épurées

En plus de leur esthétique indéniable, les lignes épurées jouent aussi un rôle dans les solutions de conception hygiénique absolument cruciales dans un grand nombre d'industries. Heiko Luckhaupt de RS Components examine les aspects que les concepteurs doivent prendre en compte quand ils conçoivent pour les marchés de l'alimentation, des boissons, des produits pharmaceutiques et des soins de santé.

La conception hygiénique est une condition préalable dans de nombreuses industries ; elle est souvent extrêmement réglementée au plan national et international, en plus des normes et procédures internes extrêmement rigoureuses concernant les utilisateurs finaux.

Pour les concepteurs de machines, l'expérience joue un rôle énorme dans le processus de conception, ainsi que des connaissances approfondies de l'application finale et des difficultés auxquelles les machines seront exposées. Mais les fournisseurs de composants, accessoires et modules peuvent aussi apporter leur aide car ils contribuent à compléter les concepts épurés des machines par leurs propres solutions aux lignes nettes.

Le concept de la conception hygiénique couvre une multitude de définitions et procédures quand il s'agit de concevoir des équipements pour les environnements stériles, sans contamination et de lavage ou même une combinaison des trois. L'étape la plus importante est sans doute de définir les matériaux qui seront utilisés, qui doivent être non-toxiques, lisses et non poreux. Les candidats évidents, que l'on retrouve dans pratiquement tous les environnements stériles, sont l'acier inoxydable et diverses variantes de polymères inertes. Les concepteurs doivent aussi réfléchir aux lubrifiants, joints et matériaux isolants pour qu'ils ne présentent pas eux non plus de risque de contamination.

Une fois le matériau correct (ou le mieux adapté) choisi, il faut réfléchir à la conception physique. Pour les structures métalliques, le problème principal se situe au niveau des angles vifs, des points de piégeage et des joints, qui peuvent créer des recoins parfaits pour le développement des bactéries ou pour retenir du produit qui est ensuite dégagé dans les lots suivants. C'est pourquoi les joints entièrement soudés sont la norme, ainsi que des composants tels que des bols et auges créés avec des techniques d'étirage métallique qui éliminent totalement les joints. La même chose est vraie pour les composants en plastique, qui ne doivent présenter aucune fente ou aucun point de piégeage susceptible de retenir les produits et de laisser les bactéries se développer.

Il est pratiquement impossible de réaliser un concept sans aucun piège ou éclaboussure ; c'est pourquoi ces industries ont des procédures de décontamination et de nettoyage aussi rigoureuses. Dans l'industrie alimentaire en particulier, l'utilisation d'eau chaude haute pression mélangée à des agents nettoyants caustiques est très répandue ; c'est pourquoi les concepteurs de machines doivent s'assurer que leurs machines puissent résister aux extrêmes rencontrés pendant le nettoyage régulier. Les machines comportent généralement les deux extrêmes de conception, selon la fonction de l'équipement ou des modules ; en premier lieu les armoires de commande ou panneaux E/S sont conçus de manière totalement scellée, alors que le reste de la machine doit adopter une architecture très ouverte et accessible permettant aux opérateurs d'accéder à toutes les zones avec les équipements de nettoyage. Elles doivent aussi s'égoutter efficacement et ne comporter aucune surface horizontale. Dans l'idéal, toutes les surfaces doivent être inclinées du côté opposé à la zone de traitement du produit.

En ce qui concerne les modules scellés, la classification IP standard dans l'industrie a été renforcée pour inclure le classement IP69K pour les applications de lavage haute pression et haute température. Outre leur étanchéité à la poussière (IP6X), les boîtiers classés IP69K doivent aussi résister au nettoyage haute pression et vapeur. Initialement développé pour les véhicules routiers, notamment ceux qui ont besoin d'un nettoyage intensif régulier, le classement IP69K est désormais largement adopté dans de nombreuses autres industries, y compris le secteur alimentaire et pharmaceutique.

Une fois les principaux éléments structurels et architecturaux du concept finalisés, les détails peuvent être peaufinés, y compris la spécification des équipements de commande, des capteurs et des armoires. En ce qui concerne les accessoires majeurs tels que les armoires, Rittal nous donne une perspective intéressante sur l'approche d'un spécialiste dans ce domaine. Les éléments simples tels que les charnières internes fermées, les joints silicone de couleur bleue, les fixations ouvertes et une inclinaison globale des surfaces contribuent à l'hygiène générale.

Quand il s'agit des composants, les concepteurs de machines ont l'embarras du choix, avec une gamme extrêmement large de produits classés IP – y compris ceux qui sont classés IP69K – proposés par des fournisseurs tout aussi nombreux. On peut trouver des capteurs, y compris des détecteurs de proximité, des capteurs photoélectriques et des capteurs de lumière/contraste chez Telemecanique, Pepperl+Fuchs, Omron, Turck Banner, Sick et Baumer. Des boutons poussoir sont disponibles chez ABB et Eaton alors que Schmersal se spécialise dans les boutons d'arrêt d'urgence. Tous ces produits doivent être connectés quelque part. Il faut donc aussi tenir compte des points d'accès de l'armoire et des conduits, des goulottes et du matériel d'acheminement. Dans ce cas, WISKA, Adaptaflex et PMA ont un large choix de solutions.

Pour les équipements d'entraînement tels que les moteurs et les combinaisons de moteur et engrenages, le classement IP69K n'est pas vraiment applicable. C'est pourquoi ces éléments sont rendus « aussi résistants que possible » avec une construction en acier inoxydable et des entrées des câbles et panneaux électriques spécialisés. Ils ont des classements IP relativement poussés, mais ne peuvent pas subir le même régime de nettoyage agressif que leurs pairs classés IP69K. Ce point doit être pris en compte dans la conception.

Comme on l'a mentionné plus haut, tous les composants ne doivent pas nécessairement être classés IP69K. Il suffit de les fabriquer dans les matériaux les plus adaptés à une proximité des zones de lavage. C'est pour cette raison que des composants en acier inoxydable sont largement disponibles pour des éléments simples tels que les verrous et les portes ou plus complexes comme les systèmes de convoyage, et jusqu'aux écrans d'interface homme/machine et aux boîtiers PC industriels. Bien qu'ils n'aient pas besoin d'être directement lavés, ils doivent être placés à proximité et doivent donc avoir un minimum de résistance à un environnement souvent agressif.

L'hygiène et ses facteurs de sécurité afférents sont couverts par un nombre énorme de lois nationales et internationales ; ces lois sont souvent un bon point de départ et offrent des directives sur les exigences de base. Les concepteurs doivent tenir compte de tout un ensemble de normes et directives, dont EN 1672-2:2005 Machines alimentaires/Principes généraux de conception/Partie 2 : exigences d'hygiène, EN ISO 14 159 2004 Sécurité des machines – Exigences d'hygiène pour la conception des machines et Document 13 EHEDG directive sur la conception hygiénique des appareils pour processus ouverts, préparée en collaboration avec 3-A et NSF International. La réglementation européenne inclut 852/2004 sur l'hygiène des produits alimentaires, 853/2004 règles d'hygiène spécifiques pour les aliments d'origine animale et 1935/2004 sur les matériaux et articles devant entrer en contact avec les aliments.

La conception pour les environnements hygiéniques peut faire penser à la magie noire, mais dans bien des cas les solutions évidentes sont une question de sens commun, associé à une compréhension de l'écoulement de l'eau et des particules. Il faut admettre que beaucoup des meilleurs concepts et des plus efficaces sont le fruit d'années d'expérience, mais même les personnes nouvelles sur le marché peuvent beaucoup progresser avec l'aide et la disponibilité de produits adaptés proposés par de nombreux fournisseurs. La plupart d'entre eux ont aussi une documentation de fond contenant des considérations et concepts spéciaux détaillés, et indiquent même les spécificités et exigences uniques de certaines industries.