Projet de recherche ParsiFAl 4.0

Des films intelligents pour l'Industrie 4.0 

ParsiFAl 4.0

Des systèmes microélectroniques à capteurs dans des films minces permettent une nouvelle approche à l'interconnexion d'usines intelligentes pour l'Industrie 4.0. La surveillance et la commande décentralisées dans l'environnement de production sont rendues possibles grâce à des étiquettes appelées « Smart Sensor System ».

Dans le cadre du projet de recherche ParsiFAl 4.0 et en coopération avec des partenaires issus de l'industrie et de la recherche, Festo développe une technique des capteurs sans contact et une électronique innovantes intégrées dans des films minces. Grâce aux labels intelligents à capteurs, des actionneurs pneumatiques, mais aussi des emballages, sont en mesure de collecter, d'évaluer et d'échanger des informations sur les différents process, permettant ainsi d'optimiser et de flexibiliser les processus de production et de logistique.

Des machines communiquant entre elles de façon autonome – telle est la vision de l'usine du futur. À cet effet, des usines sont interconnectées par voie numérique. Pour que cela fonctionne, il faut que les composants associés au processus de production, tels les actionneurs pneumatiques et les pièces à usiner, puissent interagir au moyen d'une technique des capteurs intelligente et une communication fiable.

Objectifs du projet

Dans le cadre du projet de recherche ParsiFAl 4.0, plusieurs partenaires, soutenus par le porteur de projet VDI/VDE-IT, œuvrent à développer des systèmes électroniques très minces, appelés « Smart Sensor System Labels (labels S3) ». La base des labels S3 est constituée par des microcontrôleurs, des capteurs, des affichages très minces et des interfaces de communication intégrées qui sont tous imbriqués dans des films.

Les données collectées permettent d'évaluer l'état des composants, par exemple pour la maintenance préventive des installations. Ainsi, les frais d'entretien des usines sont sensiblement réduits. La traçabilité du parcours de marchandises critiques est assurée ainsi dans le domaine de la logistique et de l'emballage.

Démonstrateur

Dans le cas concret du projet de recherche, il s'agit d'appliquer un label S3, tel un ruban adhésif, sur un actionneur pneumatique de Festo. Les données des capteurs et les données utiles sont alors transmises sans fil et sûrement à une commande. Plusieurs labels S3 d'une même installation peuvent ainsi surveiller en même temps les données de l'actionneur, telles la position, la dynamique et les paramètres environnementaux. Le pilotage peut être optimisé en aval par des systèmes autoprogrammables. Générant de l'énergie par le biais du mouvement du piston, un système de récupération d'énergie doit alimenter le système à films en interaction avec une batterie en couches minces.

Chez Bosch, le système à films doit être utilisé comme « étiquette intelligente » sur les emballages de produits de transport sensibles. Reposant sur des systèmes microélectromécaniques, les capteurs MEMS intégrés surveillent la présence d'influences nocives sur les produits sensibles, tels les chocs ou les variations de température. L'étiquette autonome stockera également des modes d'application qui pourront être lus via les interfaces correspondantes de l'installation, mais aussi sans fil au moyen de terminaux mobiles.

Autres acteurs du projet

Les différentes technologies sont appliquées par les partenaires du projet :

  • Bosch propose son expérience de grande date dans le domaine des capteurs MEMS et élabore pour son secteur Bosch Packaging Technology un démonstrateur pour la technique d'emballage.
  • Le développement et la réalisation des processus d'amincissement pour les composants intégrés des circuits (CI, capteurs, MEMS) sont pris en charge par l'institut de microélectronique de Stuttgart (IMS CHIPS).
  • Dédiée à la recherche appliquée, la société Hahn Schickard jouit d'une grande expérience dans la conception de systèmes et la récupération d'énergie. Des solutions de communication fiables pour les démonstrateurs sont élaborées en coopération avec Infineon Technologies et STACKFORCE.
  • Infineon Technologies développe les moyens de mise en œuvre pour les modules radio et leurs configurations.
  • Les puces pour la mesure de position magnétique sont fournies par Micronas.
  • Avec sa technologie flexible d'imbrication, la société Würth Elektronik apporte une contribution essentielle à la mise en œuvre systémique finale.
  • La création de procédés de qualification et de procédures d'essai pour l'analyse des erreurs ainsi que la qualification finale des systèmes quant à leur fiabilité sont prises en charge par RoodMicrotec.

Le projet ParsiFAl 4.0 est subventionné par le ministère fédéral de l'éducation de la recherche sous le numéro de référence 16ES0432K.