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20 Januar 2014 | La Revue POLYTECHNIQUE 11/2013 | Fabrikautomatisierung

Un système de convoyage et de dosage de poudres

Une entreprise pharmaceutique chinoise, qui construit une nouvelle fabrique au nord de Pékin, s’est adressée au spécialiste de la manutention des poudres, Dietrich Engineering Consultants (Dec Group), à Écublens (VD). Seulement six mois plus tard, une installation qui décharge les poudres, les mélanges au bon dosage et les transfère vers le procédé de fabrication, était montée en Chine, prête à l’emploi.
Au nord de Pékin, une entreprise pharmaceutique chinoise, qui construit une nouvelle fabrique, a contacté la société Dietrich Engineering Consultants (Dec Group). Elle souhaite développer un système de convoyage et de dosage de poudres nécessaire à la production de médicaments. Visiblement, la réputation d’excellence de ces ingénieurs vaudois dans la manutention des poudres a essaimé au-delà de la Grande Muraille.
Depuis plus de 25 ans, la société Dec Group équipe de ses machines tous les grands groupes de l’industrie chimique, pharmaceutique, agro-alimentaire et cosmétique - suisses et internationaux. Cette société est spécialisée dans le déchargement, le dosage, le transfert, le mélange, le conditionnement et l’échantillonnage des poudres de différentes natures.
 

La station des cannes en plein montage. On reconnaît, au premier plan, l’isolation en téflon blanc du transpondeur RFID, qui permet de valider la poudre à convoyer. (Photos : Dietrich Engineering Consultants SA)
 

Des normes chinoises
Pour cette commande, il a fallu répondre aux normes européennes, ainsi qu’aux normes chinoises. Le client souhaite préparer des dizaines de «formulations» différentes sur le même équipement. Chacune demande de mélanger une vingtaine de produits au maximum. Certaines des substances pulvérulentes à traiter sont toxiques, corrosives ou explosives. Ou les trois à la fois.
 
Le réacteur conique, sans partie mobile, permet le mélange homogène des poudres. On reconnaît l’amenée de la poudre, préalablement micronisée et dosée, par la conduite au milieu à gauche. (Photos : Dietrich Engineering Consultants SA)
 

Pour éviter toute contamination et tout risque de mélange potentiellement explosif, chaque ingrédient nécessite donc sa propre canne (le tuyau d’amenée). D’ailleurs le mandataire souhaite pouvoir laver ses cannes sans interrompre la production. Il s’agira ensuite de traiter les poudres sous atmosphère contrôlée (flux laminaire), tout en respectant l’enregistrement, l’évaluation, l’autorisation et les restrictions des substances chimiques (REACH), ainsi que la directive ATEX (atmosphères explosibles). Finalement, le processus industriel requiert, à un certain stade, un nettoyage des cannes (stérilisation à 140 °C). «Nous avons l’expertise et les produits pour transférer des poudres à risque. Les contraintes posées par les produits difficiles font notre valeur ajoutée. C’est pour cela qu’on peut rester en Suisse», explique Martin Larruscain, responsable du projet.
 
Un coffret installé sur le le réacteur conique équipé avec des actionneurs pneumatiques et un îlot de périphérie décentralisé ET 200S communique avec le protocole Profinet et l’automate principal. Celui-ci transmet, entre autre, les données de pesage des poudres. (Photos : Dietrich Engineering Consultants SA)
 

Des processus garantis
Pour répondre à ces nombreuses exigences, les ingénieurs ont conçu deux étagères portant chacune vingt cannes en acier inox. Un système permet de nettoyer l’équipement au repos, sans le déconnecter, ni l’ouvrir, ni risquer de contaminer. Les ingénieurs ont opté pour un système RFID (Radio Frequency Identification), qui permet d’identifier chaque canne, de lire et d’enregistrer ses données sur une petite puce mobile (transpondeur). «Ce fut un argument de vente décisif. Les chefs d’entreprise chinois ont été impressionnés par cet apport technologique», déclare Martin Larruscain.
 
Pour la maintenance, l’identification et la vérification, le choix s’est porté sur le terminal portable Simatic RF310M. (Photos : Dietrich Engineering Consultants SA)
 

L’API sur le quel on a programmé «les formulations», débloque mécaniquement la canne voulue. Un opérateur la présente alors au lecteur RFID. C’est seulement une fois que le système reconnaît et valide le tuyau présenté, que le collaborateur peut le raccorder au pistolet de décharge. L’aspiration de la poudre vers le mélangeur pourra alors commencer. A chaque étape, la quantité transférée est pesée et transmise à l’API, ce qui permet le dosage des ingrédients et de contrôle.
Pour faire face aux contraintes de la stérilisation à la vapeur à haute température, les concepteurs ont minutieusement choisi les éléments de lecture et d’écriture sans contact (lire encadré). Comme l’acier conduit les ondes radio, ils ont encapsulé les transpondeurs dans des entretoises en téflon isolant pour garantir de bonnes lectures. Car, toutes les données de cette chaîne de production remontent au système de l’usine. Les paramètres enregistrés permettent d’établir des rapports, des historiques, des bilans, de garder la trace des changements de recettes, ainsi que d’assurer la traçabilité de chaque capsule ou perfusion produite. Au final, davantage qu’un assemblage de machines, c’est une solution complète que la société Dec Group a fournie à cette entreprise pharmaceutique chinoise.
 
La technique en bref
Chacune des quelque quarante cannes est dotée d’un transpondeur MDS D124, choisi pour sa résistance à des températures pouvant atteindre 180 °C. Le lecteur de puces Simatic RF220R, directement monté sur la porte de l’armoire de commande, est relié en mode asynchrone au module RF180C pour la communication sérielle. Doté d’une carte RS 422, il fournit ses informations via Profinet à l’unité de traitement Simatic S7-300 CPU 300 PN, au travers du bloc RFID FB45. Sur ce réseau se trouvent également les E/S déportées (comme les cellules de pesage Siwarex) et les multi-panels Simatic. Pour la maintenance, l’identification, la vérification, ainsi que l’écriture des transpondeurs, le choix s’est porté sur le terminal portable Simatic RF310M.
 
À propos de la société Dietrich Engineering Consultants (Dec Group)
C’est l’invention d’un système de transfert de poudres qui a poussé Fré́dé́ric F. Dietrich et ses deux fils à fonder leur société, en 1987. Leur produit-phare, le PTS (Powder Transfer System) permet de déplacer des poudres par vide d’air et par surpression. Une étude scientifique1), qui évalue les risques d’explosion lors d’un transfert de poudres dans des solvants inflammables, recommande l’usage exclusif de la technologie PTS. Cette société a largement étoffé ses produits, ainsi que son expertise dans le domaine de la manutention des poudres et du confinement des procédés.
 
www.dec-group.net
 

1) Glor, M., (2006), Transfer of powders into flammable solvents overview of explosion hazards and preventive measures, Journal of Loss Prevention in the process industries, 19, 656-663, Elsevier.