Combien de bouteilles par heure produit une machine ISBM ?
Le débit d'une machine ISBM monobloc (mesuré en bouteilles par heure) dépend de quatre variables interdépendantes : le temps de cycle de la machine pour votre type de bouteille, le nombre d'empreintes du moule, le volume de la bouteille (qui détermine la durée des étapes de soufflage et de refroidissement) et la configuration des stations (3, 4 ou 6 stations). Comprendre l'interaction de ces variables est essentiel pour choisir le modèle de machine adapté à vos besoins de production avant tout achat.
Comment les résultats de l'ISBM sont calculés
Le rendement de l'ISBM en bouteilles par heure est calculé à partir de deux entrées : le temps de cycle (secondes par cycle) et le nombre de cavités (bouteilles produites par cycle).
Bouteilles par heure = (3 600 ÷ durée du cycle en secondes) × nombre de cavités
Par exemple, une presse EP-HGY150-V4 à 4 stations, utilisant un moule à 2 cavités pour produire des bouteilles d'eau PET de 500 ml avec un temps de cycle de 6 secondes, génère : (3 600 ÷ 6) × 2 = 1 200 bouteilles par heure. La même machine, équipée d'un moule à 4 cavités et fonctionnant au même temps de cycle, produit 2 400 bouteilles par heure. Cette relation est linéaire avec le nombre de cavités : doubler le nombre de cavités double la production à temps de cycle constant.
Qu'est-ce qui détermine le temps de cycle ?
Le temps de cycle correspond à l'intervalle entre deux injections successives. Sur une machine ISBM monobloc, ce temps est déterminé par l'opération la plus longue, généralement l'injection. Cette étape nécessite un temps suffisant pour : l'injection de résine (0,5 à 2 secondes selon le poids de la préforme et le nombre d'empreintes) ; le compactage (1 à 3 secondes pour compenser le retrait) ; et le refroidissement dans le moule (2 à 8 secondes selon l'épaisseur de paroi de la préforme). Sur les machines à 4 stations, les stations de conditionnement, de soufflage et d'éjection fonctionnent en parallèle avec la station d'injection. Leur durée n'augmente donc pas dans le temps de cycle, à condition qu'elles soient terminées dans le même intervalle que la station d'injection.
Facteurs augmentant le temps de cycle : volume de bouteille plus important (préforme plus lourde, temps d’injection et de refroidissement plus longs) ; parois de préforme plus épaisses ; plus d’empreintes par injection (volume total d’injection plus important, temps de remplissage plus long) ; et remplissage à chaud (le moule de soufflage chauffe, nécessitant un refroidissement plus long de la bouteille dans le moule avant éjection). Facteurs réduisant le temps de cycle : configuration à 6 stations (une station de refroidissement supplémentaire après soufflage permet un temps de séjour plus court dans le moule) ; profils de conditionnement optimisés ; et réduction de l’épaisseur des parois de la préforme grâce à l’amélioration de la conception du moule.
Procédé rotatif ISBM à 4 stations — toutes les stations fonctionnent simultanément, le temps de cycle est donc déterminé par la station la plus lente (généralement l'injection), et non par la somme des temps de toutes les stations.
Débits de production par modèle de machine et par taille de bouteille
| Machine | Volume de la bouteille | caries | Temps de cycle | Débit (bph) |
|---|---|---|---|---|
| EP-HGY50-V3-EV | 100 ml pharmaceutique | 2 | 5–7 s | 1 000–1 440 |
| EP-HGY150-V4 | 500 ml d'eau | 2 | 5–7 s | 1 000–1 440 |
| EP-HGY150-V4 | 500 ml d'eau | 4 | 6–8 s | 1 800–2 400 |
| EP-HGY200-V4 | 1 L d'huile comestible | 2 | 8–12 s | 600–900 |
| EP-HGY250-V4 | Conteneur de 5 L | 1 | 14–20 s | 180–257 |
| EP-HGYS280-V6 | complexe de 500 ml | 2 | 5–6 s | 1 200–1 440 |
Ces valeurs sont données à titre indicatif. Le rendement réel dépend de la conception spécifique de la préforme, de l'efficacité du refroidissement du moule et de l'optimisation du processus réalisée lors de la mise en service. Demandez toujours au fournisseur un temps de cycle garanti pour votre production spécifique (nombre de bouteilles et d'empreintes), confirmé par écrit dans le contrat d'achat.
Comment le nombre de caries affecte la production et l'investissement
Augmenter le nombre d'empreintes est le moyen le plus direct d'accroître la production ISBM à temps de cycle constant. Cependant, chaque empreinte supplémentaire engendre un surcoût pour le moule (chaque empreinte nécessite une empreinte de préforme supplémentaire, une empreinte de soufflage supplémentaire et un circuit de canaux chauds supplémentaire) et peut allonger le temps de cycle en augmentant le volume total d'injection. La relation entre le nombre d'empreintes et la production est approximativement linéaire, tout comme celle entre le nombre d'empreintes et le coût du moule. Par conséquent, le rendement par dollar investi dans le moule ne s'améliore pas significativement au-delà de 4 empreintes pour la plupart des formats de bouteilles standard.
Le nombre maximal d'empreintes utilisables en moulage par injection à l'échelle nanométrique (ISBM) en une seule étape est déterminé par la capacité de l'unité d'injection (volume d'injection maximal) et la taille du plateau de soufflage (largeur totale maximale du moule pour les empreintes multiples). Pour les petits flacons pharmaceutiques (30 à 100 ml), on utilise généralement des configurations à 4 à 6 empreintes. Pour les flacons plus grands (500 ml à 2 L), on utilise généralement 2 à 4 empreintes. Enfin, pour les très grands contenants (5 à 10 L), la production à empreinte unique est la norme.
Adapter la production à vos besoins
La première étape pour choisir une machine ISBM adaptée à vos besoins de production consiste à calculer le débit minimal requis en bouteilles par heure. Ce débit se calcule comme suit : (volume annuel ÷ jours de fonctionnement par an ÷ heures de production par jour). Par exemple, pour une production de 3 millions de bouteilles par an, avec 250 jours de fonctionnement et 20 heures de production par jour, le débit minimal est de : 3 000 000 ÷ 250 ÷ 20 = 600 bouteilles par heure. Une machine EP-HGY150-V4 à 2 cavités, capable de produire des bouteilles de 500 ml à un débit de 1 000 à 1 440 bouteilles par heure, offre une marge confortable au-delà de ce besoin, permettant ainsi de compenser les arrêts de maintenance planifiés et les pertes de productivité sans compromettre les objectifs de production annuels.
Dimensionnez toujours la machine à 70–800 tonnes TP3 de sa capacité nominale, et non à 1 000 tonnes TP3. Faire fonctionner une machine à son rendement maximal 24 h/24 ne laisse aucune marge de manœuvre pour les changements de format, la maintenance et les contrôles qualité. Une machine dimensionnée à 800 tonnes TP3 de sa capacité nominale, à votre cadence de production requise, atteindra votre objectif de production annuel de manière fiable, tout en tenant compte des contraintes opérationnelles d'un environnement de production d'emballages.
EP-HGY650-V4 en production — machine ISBM grand format pour conteneurs de 2 à 10 litres où la sortie à cavité unique est la configuration standard.
Vous avez besoin d'un débit de production garanti pour votre bouteille et votre volume de production spécifiques ?
Envoyez à Ever-Power le schéma de votre bouteille, la résine, le volume annuel et le calendrier de production. Nous vous recommanderons la machine et le nombre de cavités adaptés, avec un temps de cycle garanti inscrit au contrat d'achat.
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Foire aux questions
Puis-je augmenter le rendement de ma machine ISBM actuelle ?
Il existe deux façons d'augmenter la production d'une machine existante : l'ajout de cavités (commande d'un nouveau moule avec davantage de cavités, sous réserve des limites de l'unité d'injection et du plateau de la machine) ; et la réduction du temps de cycle (par l'optimisation du processus : réduction du temps de refroidissement dans le moule d'injection, optimisation des profils de température de conditionnement et ajustement du calage du soufflage). La réduction du temps de cycle exige un développement rigoureux du processus afin de garantir le maintien de la qualité des bouteilles, même à un cycle plus court. L'ajout de cavités nécessite de vérifier que l'unité d'injection de la machine peut fournir une quantité de matière injectée suffisante et que le plateau de la station de soufflage offre un espace suffisant pour le moule plus large.
Le débit ISBM est-il suffisant pour une ligne de remplissage ?
Pour la plupart des lignes de remplissage pharmaceutiques, cosmétiques, alimentaires et industrielles, le débit d'une machine ISBM en une étape (généralement de 600 à 4 000 flacons par heure) est parfaitement adapté à la cadence de la ligne. Les lignes de remplissage pharmaceutiques pour formes orales liquides fonctionnent généralement à 50 à 500 flacons par minute (3 000 à 30 000 par heure), tandis que les remplisseuses cosmétiques de petit format fonctionnent à 20 à 200 flacons par minute. Pour les lignes de remplissage dont la cadence dépasse celle de la machine ISBM, la solution standard consiste à utiliser un tampon d'accumulation de flacons ou plusieurs machines ISBM alimentant une seule remplisseuse.
Comment le temps de cycle est-il vérifié avant l'achat de la machine ?
Demandez au fournisseur de tester votre bouteille (ou une bouteille de poids et de géométrie équivalents) sur le modèle de machine que vous évaluez, et d'enregistrer le temps de cycle réel depuis l'IHM pendant 60 cycles consécutifs. La moyenne et l'écart type de ces données correspondent au temps de cycle réel pour votre bouteille, et non à une estimation théorique. Exigez une confirmation écrite de ces données et demandez qu'elles soient incluses comme garantie de performance dans le contrat d'achat. Les fournisseurs qui ne peuvent ou ne veulent pas fournir ce niveau de vérification lors de l'évaluation présentent un risque plus élevé que ceux qui le font.
Planification de la sortie pour plusieurs formats de conteneurs
De nombreuses unités de production ISBM fabriquent plusieurs formats de contenants sur une même machine en changeant le moule entre chaque cycle. Lors de la planification de la production pour différents formats, la capacité de production annuelle totale de la machine doit être répartie entre tous les formats, en tenant compte du temps de production perdu lors des changements de moule. Un changement de moule sur une machine ISBM moderne prend généralement 1 à 2 heures. Si une machine produit cinq formats différents par semaine avec un changement de moule par format, le temps d'arrêt hebdomadaire pour changement de moule est de 5 à 10 heures, soit environ 10 à 20 heures sur une semaine de 50 heures. Ce temps d'arrêt doit être intégré au planning de production pour déterminer si une seule machine peut atteindre le volume annuel total prévu pour tous les formats.
Pour les opérations caractérisées par une grande variété de formats et des volumes modérés, une seule machine ISBM équipée de plusieurs jeux de moules représente la solution la plus rentable. Pour les opérations avec un seul format à volume élevé et une variété modérée, une machine dédiée par format peut se justifier. Ever-Power peut élaborer un plan de production multiformat adapté à vos volumes de contenants et à vos objectifs de production annuels, en identifiant le nombre minimal de machines et de jeux de moules nécessaires pour garantir la production de tous les formats de manière fiable, dans le respect de votre planning.
Comparaison de la production de l'ISBM avec d'autres options d'approvisionnement en conteneurs
Avant de s'engager dans une production interne par injection de résine (ISBM), il est judicieux de comparer la rentabilité de la machine avec l'option d'acheter des contenants auprès d'un sous-traitant spécialisé dans le moulage par soufflage. Cette comparaison repose sur deux éléments : le prix unitaire des contenants achetés et le coût de production unitaire en interne. Ce dernier inclut le coût de la résine, le coût de l'énergie, le coût de la main-d'œuvre, l'amortissement de la machine, la dépréciation du moule et les frais de maintenance, divisés par le nombre de bouteilles produites par poste.
Pour la plupart des applications pharmaceutiques, cosmétiques et alimentaires spécialisées, à des volumes supérieurs à 500 000 flacons par an et par format, la production interne de moules ISBM offre un coût par contenant inférieur à l'achat, car elle élimine la marge, les frais généraux et les coûts logistiques du sous-traitant. Le seuil de rentabilité – à partir duquel la production interne devient plus économique que l'achat – dépend du prix et du volume spécifiques des contenants, et peut être calculé avec précision à l'aide des données mentionnées ci-dessus. Ever-Power propose cette comparaison de coûts lors de la consultation préalable à la vente pour toute installation EP-HGY.
