Effet Bernoulli : Préhension par surpression

Article du 24 mai 2013  

Préhension par surpression

Connu depuis plus de 250 ans mais toujours aussi fascinant, l'effet Bernoulli est, en dynamique des fluides, un effet élémentaire de l'écoulement de gaz et de liquides. Il a été découvert par le mathématicien et physicien suisse Daniel Bernoulli. Pour simplifier, on peut dire que l'écoulement rapide d'un fluide, de l'air p. ex., le long d'un objet produit une dépression. De ce fait, l'objet n'est pas repoussé, comme on pourrait s'y attendre, mais aspiré.

Les avions exploitent cet effet surprenant qui leur confère la portance nécessaire pour se maintenir en l'air. Mais les motards le connaissent également : lorsqu'ils doublent un camion à grande vitesse, l'air s'écoule rapidement entre leur corps et la carrosserie du véhicule. La dépression ainsi générée attire le motard vers le camion. Une simple expérience permet d'illustrer l'effet Bernoulli. Il suffit de tenir deux larges bandes de papier, espacées d'environ dix centimètres, devant la bouche et de souffler avec force entre les deux bandes pour constater qu'elles s'attirent mutuellement. Ce phénomène est dû à la dépression que crée le déplacement de l'air entre les feuilles.

L'effet Bernoulli en automatisation

Dans le domaine de l'automatisation, on rencontre cet effet sur une ventouse de Bernoulli par exemple. Cette technique se prête à la manipulation de pièces fragiles telles que les plaquettes de silicium, ces très fines tranches de semi-conducteurs servant à produire des cellules photovoltaïques. Les pièces sont maintenues par la dépression générée au niveau de la ventouse. Bien que l'air soit soufflé en direction de la pièce, cette dernière est aspirée grâce à l'effet Bernoulli, un infime interstice subsistant entre la ventouse et la pièce. Ce principe permet de soulever également des objets à surface poreuse ou irrégulière ce que ne peuvent pas les ventouses à dépression. La manipulation sans contact évite en outre de déformer durablement la pièce.

Ventouse de Bernoulli Festo

Ventouses de Bernoulli Festo

Festo a perfectionné la technique existante des ventouses Bernoulli si bien que, grâce à une structure optimisée en terme d'écoulement et à une meilleure exploitation des surfaces, son modèle développe une force quatre fois supérieure à celle des ventouses d'autres constructeurs. Le bruit produit a par ailleurs été minimisé : les concepteurs ont réussi, par une amélioration de la structure, à éviter la formation de turbulences qui sont source de bruit. L'industrie photovoltaïque est jusqu'à présent son principal domaine d'application. Les ingénieurs d'études Festo entrevoient cependant aussi des débouchés dans la manipulation de nappes de fibres de carbone, de tapis ou de circuits imprimés équipés.