Tisser sans harnais : paliers lisses polymères sans graisse dans une machine à tisser innovante

La société Gitec GmbH a mis au point un tout nouveau type de machine à tisser. Son UniShed2 représente une véritable innovation. Les machines fonctionnent en effet sans « harnais » électromécanique et font appel à la place à des axes vibrants logés dans des paliers lisses igus. Ce sont des paliers lisses en polymère hautes performances iglidur J3 qui sont utilisés ici.

L'industrie textile est étroitement liée au nom de Jacquard. C'est vers 1800 que Joseph-Marie Jacquard a inventé, à Lyon, le métier à tisser qui porte son nom et qui fait appel à des cartes perforées pour tisser des motifs au choix. Par cette invention, Jacquard a apporté une contribution importante à l'automatisation des usines et aussi au développement de l'informatique. Près d'un siècle plus tard, des pionniers comme Herman Hollerith ont en effet utilisé les cartes perforées comme supports pour les premières machines de saisie automatisée de données.

La machine à tisser UniShed2 mise au point par la société Gitec GmbH est la première machine à tisser Jacquard au monde à se passer de harnais.

Problème

Mouvements continus, 24h/24 et 7j/7. Les machines doivent avoir une durée d'exploitation aussi longue que possible, toute immobilisation s'accompagnant d'entretiens et de réparations généralement coûteux.

Solution

Le matériau iglidur J3 a permis d'améliorer nettement la durée de vie. L'absence de lubrifiant évite que la saleté ou la poussière environnante vienne se coller aux logements.

« Nous avons tout d'abord utilisé des paliers lisses d'un autre fabricant, qui fonctionnaient certes à la perfection mais étaient assez chers. L'industrie textile étant très sensible aux prix et chaque axe comportant de nombreux logements, nous avons fini par opter pour des paliers igus. »

Roland Michel, responsable du développement chez Gitec GmbH

La première machine Jacquard au monde sans harnais

Ce n'est que dans les années 1980 que la technique des cartes perforées des métiers à tisser a cédé le pas à des commandes électroniques. Le principe de base mécanique a tenu plus longtemps, et il est encore utilisé. Les fils de chaîne sont déplacés par le « système de harnais ». Il s'agit d'une liaison mécanique qui monte ou abaisse une lisse en fonction du motif souhaité à l'aide de crochets et de poulies ou de ressorts de rappel. Les différents harnais (lames) sont généralement actionnés par des aimants.

Il existe maintenant une alternative à ce principe très complexe et elle est nettement plus flexible. La société Gitec GmbH de Neu-Ulm (Allemagne) a en effet mis au point la première machine à tisser Jacquard au monde sans harnais, baptisée UniShed 2. Sur cette machine, chaque fil de chaîne est piloté individuellement par l'intermédiaire d'un actionneur piézoélectrique. Un système oscillant mécanique remplace le système à harnais traditionnel avec ses crochets et ressorts de rappel.

Chaque module doté de 128 actionneurs piézoélectriques est logé sur l'arbre oscillant avec deux paliers lisses en iglidur J3.

Un nouveau principe de tissage avec de grands avantages

Cette innovation offre de nombreux avantages. Roland Michel, Responsable du développement, à ce sujet : « Les machines offrent une liberté totale en termes de motif car le processus peut être mieux maîtrisé. Leur fonctionnement est extrêmement fiable, chaque fil étant soumis à une surveillance optique. Ces machines sont aussi très compactes et consomment environ 20 % d'énergie en moins. »

Un premier prototype de la machine UniShed 2 est déjà en essai de terrain chez un utilisateur tandis que d'autres sont testés chez Gitec. Cette mise au point est scrutée avec une grande attention dans le secteur textile et Gitec s'attend à un succès commercial durable. « Nous sommes persuadés que le nouveau principe peut prendre le relais de l'ancienne technique à 80 %. »

A la recherche de paliers lisses robustes et sans graisse

Le logement des arbres oscillants, qui ont un diamètre de 50 millimètres et sont actionnés par des servomoteurs par l'intermédiaire d'un entraînement à cardan, figurait parmi les défis à relever lors de la conception des premiers prototypes de la machine. Roland Michel à ce propos : « Ces paliers sont très sollicités du fait que les arbres oscillent et que les équipements soient en service 24h/24 et 7j/7. Ils doivent aussi se passer de lubrification externe étant donné que le tissage est réalisé sous les arbres. Nous avons tout d'abord utilisé des paliers lisses d'un autre fabricant. Techniquement, ils étaient parfaits mais ils étaient relativement chers. L'industrie textile étant très sensible en termes de prix et chaque arbre étant équipé de nombreux logements, nous sommes passés à des paliers igus. »

Utilisation d'un nouveau matériau polymère

Le matériau prévu à l'origine était de l'iglidur J, un matériau standard très endurant, très résistant à l'usure et ayant une faible absorption d'humidité. Mais comme « le mieux est l'ennemi du bien », igus a mis au point un nouveau matériau, l'iglidur J3, qui offre une résistance à l'usure encore meilleure. Sa durée de vie est jusqu'à trois fois supérieure à celle de l'iglidur J en fonction des conditions de l'application.

Joachim Mayr, Technico-commercial igus et Roland Michel, Responsable de la mise au point chez Gitec

L'absorption d'humidité de ce matériau, qui fait partie de la gamme standard comportant 15 autres polymères hautes performances depuis le début de l'année, est aussi plus faible. Cette propriété est aussi très importante pour Gitec, comme l'explique Roland Michel : « Nos machines sont souvent utilisées dans des pays où l'humidité de l'air est très forte. Les polymères peuvent y gonfler dès le stockage, ce qui influe sur le jeu du palier. »

De nouvelles méthodes pour la production d'airbags

La machine qui est actuellement en service dans le centre technique de Neu-Ulm est équipée de onze modules comportant chacun 128 actionneurs piézoélectriques. Chaque module étant logé dans deux paliers, 22 paliers en iglidur J3 d'un diamètre de 50 millimètres sont utilisés pour chaque axe.

Avec ses machines UniShed2, Gitec vise les applications classiques des machines à tisser Jacquard comme les vêtements, les tissus d'intérieur et, plus particulièrement, les tissus techniques en polyester et polyamide ainsi que les matériaux synthétiques à renfort de fibres de verre ou de carbone. De nouvelles méthodes de production d'airbags sont en cours de test à Neu-Ulm. Roland Michel à ce sujet : « Jusqu'à présent, les sacs d'air étaient constitués de deux pièces cousues ensemble après avoir été préalablement découpées aux cotes et enduites. Avec l'UniShed2, nous testons maintenant le tissage de sacs creux en une seule pièce. Cela simplifie nettement le processus. »

Filiale d'un groupe chinois qui se concentre sur la chaîne de process de la production textile, la société Gitec GmbH, qui est issue du fabricant traditionnel de machines textiles Grosse, a aussi un accès direct à la pratique du tissage industriel. La société mère possède des usines de tissage à proximité de Shanghai qui fabriquent des tissages Jacquard complexes pour des applications techniques.