Que ce soit dans les installations d'automatisation, les préhenseurs ou les capteurs, les systèmes magnétiques doivent fonctionner de manière fiable même sous des contraintes mécaniques et thermiques élevées. La technologie de collage joue ici un rôle central. Elle permet d'assembler de manière durable les aimants à des cuvettes en acier, des pièces polaires ou des boîtiers en acier inoxydable, en plastique et en laiton.

Chez BRUGGER Magnetsysteme GmbH, le collage est donc bien plus qu’une simple étape d’assemblage. Seule la combinaison précise des matériaux, de la préparation des surfaces, de l’épaisseur de la couche de colle, du dosage, du positionnement et du durcissement permet d’obtenir une liaison résistante. En fonction de la géométrie, du nombre de pièces et des exigences techniques, BRUGGER applique les adhésifs soit à la main selon un procédé artisanal, soit à l’aide d’un robot d’encollage, soit dans le cadre d’un processus d’encapsulation automatisé.

Pourquoi colle-t-on les aimants ?

En principe, les aimants peuvent également être serrés, vissés ou fixés mécaniquement d’une autre manière. Le collage offre toutefois plusieurs avantages sur le plan de la conception et de la fabrication. Comme aucun perçage n’est nécessaire, le composant ne présente aucun point faible supplémentaire. Parallèlement, certaines étapes de travail, telles que le perçage et l’ébavurage, sont supprimées.

Un autre avantage réside dans la surface de liaison étendue. Alors que les vis et autres éléments de fixation mécaniques occupent de la place et transmettent les forces de manière ponctuelle, une colle permet d’exploiter presque entièrement la surface d’assemblage disponible. Les contraintes peuvent ainsi être réparties plus uniformément sur les composants assemblés.

Dans les systèmes magnétiques de BRUGGER, l’assemblage collé assure souvent bien plus qu’une simple fixation de la pastille magnétique dans le boîtier en acier.

En fonction du produit et de la conception, elle peut également :

• compenser les jeux,

• amortir les vibrations et les chocs,

• assurer l'étanchéité du point de jonction,

• protéger contre la corrosion et

• empêcher la pénétration de salissures.

Dans certains systèmes magnétiques, la surface d'adhérence ou les interstices existants sont en outre recouverts de colle ou d'un matériau de scellement. Cela permet d'obtenir des surfaces fermées sur lesquelles les salissures ont moins de chances de se déposer.

Quelle colle convient à un système magnétique ?

Il n'existe pas d'adhésif universel adapté à tous les systèmes magnétiques. Son choix dépend notamment du type d'aimant, de la surface du boîtier, de l'espace à coller et des conditions d'utilisation ultérieures.

BRUGGER utilise par exemple des aimants en ferrite, en néodyme-fer-bore (NdFeB), en samarium-cobalt (SmCo) et en aluminium-nickel-cobalt (AlNiCo). Les contre-pièces peuvent être, entre autres, des pots en acier, des boîtiers en acier inoxydable et en laiton, ainsi que des coques en plastique. Chacune de ces combinaisons de matériaux impose des exigences différentes en matière de technologie de collage.

Pour les tâches récurrentes, BRUGGER propose 16 adhésifs différents adaptés à diverses applications standard. Un tableau d’utilisation contenant les spécifications techniques permet de déterminer quel système convient le mieux à chaque tâche. On utilise souvent des résines époxy à deux composants et des adhésifs anaérobies. Pour certaines applications, BRUGGER utilise également des cyanoacrylates, c’est-à-dire des adhésifs à durcissement rapide, ou des adhésifs durcissant sous l’effet d’un rayonnement.

« 2K » signifie « deux composants » : la résine et le durcisseur sont mélangés selon un rapport défini. Le mélange déclenche la réaction chimique et, par conséquent, le durcissement. Cependant, pour les nouvelles applications ou celles particulièrement exigeantes, le choix basé sur l’expérience acquise ne suffit pas toujours. Dans ces cas-là, BRUGGER étudie d’autres systèmes adhésifs et les teste dans le cadre de séries d’essais spécifiques à l’application.

Température, vibrations et influences environnementales

Les systèmes magnétiques de BRUGGER sont utilisés dans des domaines très variés – par exemple dans l’automatisation et les installations, dans les systèmes de préhension ou dans les applications de capteurs. Les contraintes auxquelles les assemblages collés doivent résister sont donc tout aussi variées.

Outre les forces de traction et de cisaillement, des chocs, des vibrations et des contraintes cycliques peuvent survenir. À cela s’ajoutent les influences potentielles des projections d’eau, de l’humidité, des huiles ou des produits chimiques. Dans le cas d’applications en extérieur, l’exposition au brouillard salin peut également être un facteur important.

La résistance à la température revêt une importance particulière. De nombreux polymères et systèmes à base de résine époxy utilisés dans l’industrie peuvent, selon le produit et l’application concernés, être conçus pour des plages de température allant jusqu’à environ 280 °C. Pour les exigences thermiques extrêmes, il existe des adhésifs inorganiques haute température. D’autres systèmes durcissent à la manière du ciment ou de la céramique et peuvent, selon leur formulation, résister à des températures allant jusqu’à 1 000 °C.

La température maximale n’est pas le seul critère déterminant. Les cycles thermiques répétés peuvent également mettre l’assemblage à rude épreuve, car l’aimant, le boîtier et l’adhésif se dilatent à des degrés différents. C’est pourquoi BRUGGER évalue l’adéquation d’un adhésif en fonction de l’application dans son ensemble et non pas uniquement sur la base d’une seule valeur de température.

La surface détermine l’adhérence

Une liaison adhésive performante nécessite des surfaces soigneusement préparées. Les pièces à assembler doivent être propres, sèches et exemptes de graisse, d’huile, de poussière et de résidus d’agents de démoulage. Les impuretés peuvent empêcher la colle de mouiller uniformément la surface et d’y adhérer de manière fiable.

À cela s’ajoute le fait que les aimants sont souvent recouverts de couches de protection métalliques ou organiques. Les aimants NdFeB, en particulier, nécessitent souvent un revêtement en raison de leur sensibilité à la corrosion. De même, les corps en acier et les pièces polaires peuvent être bruts, galvanisés, revêtus ou traités d’une autre manière. La colle doit donc être adaptée non seulement au matériau de base, mais aussi à la surface telle qu’elle se présente réellement.

En fonction de la combinaison de matériaux, les composants sont nettoyés, dégraissés, rendus rugueux ou prétraités selon un procédé adapté chez BRUGGER. Ce n’est qu’ensuite que commence le processus de collage proprement dit.

Joint de collage, dosage et positionnement

L'interstice de collage définit l'épaisseur de la couche de colle. Sa géométrie influence à la fois la quantité de colle nécessaire et les propriétés mécaniques de l'assemblage. Parallèlement, l'interstice doit être conçu de manière à ne pas nuire inutilement à la fonction magnétique du système.

C’est pourquoi, dans l’atelier de montage interne de BRUGGER, on veille à maintenir un écartement régulier entre l’aimant et le pot en acier. Les pièces polaires peuvent par exemple être mises en place à l’aide de presses à levier manuel afin de les aligner avec précision et de les fixer de manière contrôlée. La position des pièces à assembler ne doit pas varier jusqu’à ce que le durcissement soit suffisant.

Le dosage doit également être adapté avec précision à l’interstice de collage prévu. Un excès de colle peut être expulsé du point de jonction, modifier les dimensions des composants et – en fonction du système de colle et de l’épaisseur de la couche – nuire au durcissement. Si la quantité de colle est insuffisante, les surfaces risquent de ne pas être entièrement recouvertes. Des cavités et des zones mal collées peuvent alors apparaître, ce qui réduit la capacité de charge.

Les forces exercées par les composants déjà magnétisés constituent un défi supplémentaire. Elles peuvent déloger l’aimant de sa position prévue pendant le montage. BRUGGER utilise donc des outils non magnétiques adaptés ainsi que des guides et des dispositifs mécaniques. Lorsque le processus de fabrication le permet, les aimants sont d’abord collés à l’état non magnétisé. Ce n’est qu’après le durcissement complet de la colle que le système magnétique fini est magnétisé.

Travail manuel ou robot de collage ?

Chez BRUGGER, le collage manuel et le dosage automatisé ne sont pas des procédés concurrents. Les deux ont leur raison d’être en fonction du produit, de la géométrie et du nombre de pièces.

Le travail manuel, proche de l’artisanat, offre des avantages lorsque la flexibilité prime sur la vitesse maximale et la répétabilité. Cela vaut en particulier pour les petites séries, les variantes changeant fréquemment ou les géométries spéciales. Des collaborateurs expérimentés peuvent adapter le processus de manière flexible à chaque sous-ensemble et mettre en œuvre des solutions sur mesure.

Pour les grandes séries ainsi que lorsque les exigences en matière de précision et de temps de cycle sont élevées, BRUGGER utilise un robot de collage. Celui-ci contrôle notamment :

• la quantité d’encollage,

• le rapport de mélange des colles bicomposantes,

• la vitesse de dosage et de défilement,

• le positionnement des pièces à assembler et

• l'angle d'approche de l'outil de dosage.

Les systèmes de dosage volumétrique permettent d'obtenir une quantité d'adhésif constante et reproductible, jusqu'à l'ordre du milligramme. Cela permet de respecter de manière fiable l'épaisseur de couche prévue sur un grand nombre de composants. L’automatisation augmente ainsi non seulement la vitesse de traitement, mais surtout la stabilité du processus et la répétabilité.

Chez BRUGGER, certains systèmes magnétiques sont également encapsulés de manière automatisée. L’encapsulation permet de fixer les composants, de combler les interstices et de protéger l’ensemble contre l’humidité, la saleté ou d’autres influences environnementales. Là encore, la quantité de matériau, le positionnement et le durcissement doivent être adaptés avec précision à la conception concernée.

Différents modes de durcissement

La manière dont une colle durcit est déterminée par sa technologie chimique. Dans le cas des systèmes bicomposants, la réaction commence après la mise en contact et le mélange des deux composants. Bon nombre de ces adhésifs peuvent durcir à température ambiante. Les adhésifs anaérobies, en revanche, réagissent généralement à l’abri de l’air et au contact de surfaces métalliques appropriées.

D'autres adhésifs spéciaux sont activés par l'humidité de l'air ou les rayons UV. Un apport de chaleur ciblé peut accélérer considérablement le durcissement de certains systèmes. Certains adhésifs inorganiques haute température nécessitent un recuit thermique défini. Certaines colles sont durcies au four à plus de 100 °C afin d’obtenir la réticulation et la résistance à la chaleur requises.

Le durcissement n’est donc pas un simple processus d’attente, mais une étape de fabrication techniquement définie. Chez BRUGGER, la température, la durée et les conditions ambiantes sont définies en fonction du système adhésif concerné.

Comment BRUGGER contrôle-t-il la qualité du collage ?

Un contrôle visuel ne suffit pas à déterminer si un assemblage collé fonctionnera de manière fiable à long terme. C’est pourquoi BRUGGER teste les assemblages nouveaux ou particulièrement exigeants à l’aide de ses propres équipements d’essai. Les séries d’essais peuvent s’étendre sur des périodes allant jusqu’à un an.

Un essai de cisaillement sous pression permet de déterminer la résistance statique maximale de l’assemblage. Les résultats indiquent également si l’épaisseur de la couche de colle et le prétraitement des surfaces ont été choisis de manière appropriée.

Un essai dynamique de choc sur une presse excentrique simule des charges de choc cycliques. Il montre dans quelle mesure l’adhésif utilisé résiste aux chocs ou devient cassant sous l’effet de sollicitations répétées. En complément, des essais de longue durée évaluent la résistance au vieillissement ainsi que la résistance aux conditions climatiques, à l’humidité et aux variations de température.

Ces essais sont particulièrement importants pour les nouvelles combinaisons de matériaux ou les applications spéciales. En effet, l’adéquation technique d’une colle ne se détermine pas uniquement à partir de sa fiche technique. Ce qui est déterminant, c’est son comportement au sein de la géométrie concrète du composant et dans des conditions d’utilisation réalistes.

Un dosage précis permet d’économiser des ressources

Un processus de collage contrôlé améliore non seulement la qualité, mais réduit également la consommation de matière. Lorsque la quantité d’adhésif nécessaire est dosée avec précision, cela génère moins d’excédents et moins de rebuts. Chez BRUGGER, les déchets de production inévitables sont enregistrés et éliminés dans les règles de l’art.

Lors du choix des colles, l’entreprise privilégie en outre de manière ciblée des systèmes aussi inoffensifs que possible pour la santé et à faible odeur. Chez BRUGGER, le collage durable allie ainsi sécurité au travail, efficacité des ressources et fiabilité des processus.

Conclusion : chez BRUGGER, c’est l’ensemble du processus de collage qui compte

Un collage magnétique fiable ne repose pas uniquement sur le choix d’une colle performante. Un processus global bien coordonné est déterminant : le type d’aimant et son revêtement doivent être pris en compte au même titre que le matériau du boîtier, la préparation de la surface, l’épaisseur de la couche de colle et les contraintes ultérieures.

Des procédés d’assemblage précis empêchent les aimants et les pièces polaires de se déplacer pendant le durcissement. Pour les grandes séries, des robots de collage garantissent un dosage et un positionnement reproductibles. Pour les petites séries et les géométries spéciales, le collage manuel offre la flexibilité nécessaire.

La combinaison d’une longue expérience pratique, d’un montage en interne, d’une technologie de dosage automatisée et de procédures de contrôle exhaustives permet à BRUGGER Magnetsysteme GmbH d’adapter de manière ciblée les processus de collage aux exigences de chaque système magnétique.