La mécatronique au cœur de l’industrie 4.0

La mécatronique est une technologie qui allie la mécanique, l’électronique, l’informatique ainsi que les nouvelles technologies de l’information et de la communication à l’image d’internet. Olivier Cloarec, conseiller technique Artema et Laurence Chérillat, Déléguée Générale Artema, nous présentent les avantages de cette démarche au cœur de l’industrie innovante, mise en application dans de nombreux secteurs.

La mécatronique, créatrice de produits intelligents 

Selon la définition de la norme vocabulaire NF E 01-010, la mécatronique est une démarche qui vise « l’intégration en synergie de la mécanique, l’électronique, l’automatique et l’informatique dans la conception et la fabrication d’un produit en vue d’en augmenter et/ou d’optimiser sa fonctionnalité. »

« Artema, syndicat des industriels de la mécatronique, a défini, pour chacune de ses professions, les produits ou équipements qui entrent dans ce périmètre. Cette approche par l’identification des produits permet de donner une vision concrète de ce qu’est la mécatronique, explique Olivier Cloarec. Il est important de noter que les champs d’application sont vastes et évolutifs puisqu’ils englobent les périmètres de l’IoT, des systèmes cyber-physiques, de l’internet des services, de l’usine connectée. »

Les produits mécatroniques sont ainsi présents dans :

·         les transmissions pneumatiques (vérin avec capteurs, composant avec fonction de diagnostic intégré, électrovanne pilotée…) ;

·         les transmissions hydrauliques (moteur hydraulique avec capteur de vitesse, valve avec régulation de pression ou de débit, pompe asservie…) ;

·         les roulements (roulements instrumentés, paliers magnétiques, systèmes de lubrification…) ;

·         le guidage linéaire (guidage avec capteur intégré, module linéaire…) ;

·         les transmissions mécaniques (réducteurs et motoréducteurs instrumentés, frein instrumenté, capteur de diagnostic…) ;

·         l’étanchéité (joint instrumenté, garniture mécanique instrumentée).

Des bénéfices variés au service de la performance globale

Le principe même de la mécatronique est d’optimiser et enrichir une fonctionnalité grâce à l’échange et au stockage de données. Le produit s’adapte en fonction des informations obtenues, parfois grâce à la connexion à internet.

Les avantages vont au-delà de cette amélioration fonctionnelle. « Une réduction du poids est observée car au lieu d’avoir des composants formés de plusieurs modules, on a un tout-en-un. Cela entraîne une réduction du volume et des coûts, notamment énergétiques ». De fait, les liaisons électriques sont moins nombreuses puisque tout est centralisé, cela permet ainsi de réduire la dépense en énergie. La compacité présente enfin l’avantage de faciliter le montage : l’objet mécatronique est plus facile à insérer dans un environnement, quel qu’il soit.

L’autre grand bénéfice est l’accroissement de la sûreté de fonctionnement : « Le composant, intelligent, est en mesure de réaliser un auto-diagnostic, ce qui peut également permettre d’éviter un problème technique. En cas de hausse de température, par exemple, le produit mécatronique pourra abaisser son régime de fonctionnement pour éviter une panne », explique Olivier Cloarec. Le gain de fiabilité s’ajoute ainsi à une sécurité accrue, une facilité de maintenance et une meilleure disponibilité. En définitive, c’est un allongement de la durée de vie du produit qui est assuré.

De nombreuses illustrations au service de l’innovation

Si elle est relativement méconnue, la mécatronique n’en est pas moins présente dans de très nombreux domaines industriels. Dans les transports, des produits mécatroniques sont utilisés dans l’aéronautique, le rail, la route. « C’est le cas des voitures autonomes, par exemple », souligne Olivier Cloarec. Des engins mobiles intégrant cette démarche innovante sont également utilisés dans le BTP ou l’agriculture. Dans certaines usines, des chariots autonomes permettent de transporter des pièces lourdes sur le site en préservant les hommes.

« La machine est capable de circuler en détectant son environnement, c’est un élément important de l’usine 4.0. La mécatronique est aussi présente dans de nombreux process industriels comme les transports fluidiques, l’agroalimentaire… ». L’armée recourt par ailleurs à la mécatronique dans la marine ou l’aéronautique pour des équipements de haute technologie très compacts. Enfin, dans le domaine médical, elle est présente dans des produits de pointe (cœur artificiel, prothèses, imagerie). La robotique, dans le cadre d’opérations à distance, intègre aussi des produits mécatroniques dotées d’une connexion internet très puissante.

Un rôle central dans l’usine de demain

La mécatronique intervient au niveau du composant mais elle se comprend aussi en termes de maillage de composants intelligents et complexes, aptes à communiquer entre eux pour échanger des données. « Cela permet, à un niveau système, de réaliser des fonctions complètes. En cela, la mécatronique est au cœur de l’usine du futur. Elle porte en elle sa germination », résume Olivier Cloarec. Au-delà de la technologie, cette démarche inclusive permet d’intégrer tous les acteurs de la chaîne logistique pour produire mieux mais aussi autrement. Pour autant, elle ne saurait être une solution ultime à généraliser. « La mécatronique n’est pas un Graal à atteindre, elle doit être inscrite dans une réflexion globale, une approche frugale des ressources et des besoins en énergie. Elle a vocation à être optimisée en fonction des besoins des utilisateurs finaux afin d’apporter une plus-value indéniable. »

Une belle reprise depuis 2021

La mécatronique connaît actuellement une belle activité. « Cette année, les carnets de commande sont pleins. La reprise en 2021 a été forte après le ralentissement occasionné par la crise du Covid-19 », se réjouit Laurence Chérillat, Déléguée Générale Artema. Cependant, la tendance positive est freinée en 2022 par les retards de livraison de certains matériaux, en particulier l’aluminium, certains aciers et les semi-conducteurs. « Les industriels s’adaptent et pratiquent le « Stop & Go » pour honorer au mieux les commandes ».  Signe de son dynamisme, la filière recrute largement. « En production, les techniciens supérieurs, opérateurs et hydrauliciens sont recherchés. Il y a également une demande importante de profils technico-commerciaux. Artema a développé des partenariats avec des écoles, cela permet de faire connaître nos métiers par le biais de stages ou de l’apprentissage. Les industries mécatroniques ont 3 % d’apprentis en moyenne et cela peut atteindre 10 % pour certaines entreprises. Un niveau bien plus élevé que la moyenne observée chez les autres industriels. Ce fonctionnement est aussi une voie vers le recrutement », explique Laurence Chérillat.

Actuellement, un guide pratique (« La transformation mécatronique de l’entreprise ») est en préparation, coordonné par l’Artema. Il a pour objectif de partager les évolutions de l’industrie 4.0 dans laquelle les solutions mécatroniques jouent un rôle clé.