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04.07.2023
L'innovation rencontre la miniaturisation
Dans son centre de compétences situé à Neubiberg, près de Munich, Balluff conçoit, en collaboration avec le client, des systèmes de mesure optoélectroniques intelligents et de haute précision pour un large éventail d'applications IIoT.
1989 a été l'année du renouveau et du bouleversement. La société Sensor Technologie München GmbH (STM) de Neubiberg, près de Munich, a été fondée à l'université de l'armée allemande en tant que "spin-off" pour proposer des capteurs optoélectroniques de taille extrêmement réduite. Une telle chose n'existait pas à l'époque. Extrêmement petit signifiait dans ce cas des puces LED avec des longueurs d'arêtes de seulement 0,3 à 0,4 mm dans des petits boîtiers de 2 mm de diamètre ou des vissages M3. Edgar Melzner avait développé, en collaboration avec le professeur Hans-Dieter Ließ, une technologie dans laquelle les LED et les photodiodes sont placées sur des supports spéciaux à partir de wafers sciés, avec un manchon. Grâce à un procédé breveté, une lentille en résine époxy optique est coulée directement dessus - et les capteurs spéciaux étaient prêts. Ce procédé, qui a été perfectionné entre-temps, fait aujourd'hui encore fureur sur le marché.
Du partenariat de développement à l'intégration
STM et ses 50 collaborateurs ont finalement été intégrés dans le groupe Balluff en 2014 en raison de son portefeuille de produits unique. Auparavant, les deux entreprises avaient déjà collaboré dans le cadre d'un partenariat de développement. Fin 2020, le fondateur Edgar Melzner a ensuite pris sa retraite après des années de croissance très réussies en tant que directeur du site. Son successeur, le Dr Michael Greif, continue à développer le site de manière conséquente en tant que centre de compétences. Entre-temps, plus de 100 collaborateurs fabriquent aussi bien des capteurs optiques spécifiques aux clients que des produits optiques standard pour une multitude d'applications industrielles. Michael Greif s'est fixé pour objectif d'adapter la structure du site à la forte croissance tout en préservant sa force d'innovation. C'est ainsi qu'aujourd'hui encore, de nombreuses nouvelles idées de produits jaillissent de notre centre de compétences de Munich.
En tant que tel, Balluff Munich se concentre au sein du groupe Balluff sur le développement de certaines technologies. Avec sa longue expertise et son développement proche du client, le site complète idéalement le réseau de production et de logistique, fait avancer les solutions innovantes et soutient le lancement de nouveaux produits.
Le directeur du site, Dr. Michael Greif, continue à développer systématiquement Balluff Munich en tant que centre de compétences.
Ingénieur en développement par passion
Florian Furtmayr, directeur du département de développement, résume la particularité du procédé : "Nous ne commençons pas avec des modules LED déjà en boîtier, mais vraiment avec des puces composées d'éléments de wafers sciés que nous achetons. Nous réalisons tout le design personnalisé et la fabrication en régie propre". Cela comprend également les unités d'amplification nécessaires, et ce dans différentes générations de technologies. Le Dr Florian Furtmayr est un physicien passionné qui aime relever de nouveaux défis. La grande profondeur de développement et de fabrication sur le site de Balluff à Munich le rend possible.
Affichage de la machine de production pendant le processus d'encapsulation de la lentille pour la fabrication de LED.
Un principe modulaire pour une plus grande liberté de choix
Un principe modulaire garantit que les têtes de capteurs peuvent être combinées à volonté avec les autres éléments technologiques. Grâce à l'optique variable, le client peut opter pour la source lumineuse de son choix. "Par exemple pour la lumière rouge dans la plage de 650 nm ou dans la plage du proche infrarouge de 1480 ou 1550 nm. Ces deux dernières longueurs d'onde sont absorbées par l'eau, ce qui permet de réaliser facilement des mesures de liquides.
C'est très intéressant pour nos clients de l'automatisation de laboratoire ou de l'industrie pharmaceutique. Ils doivent analyser des milieux aqueux, comme le sang. Nos capteurs optiques spécifiques aux clients sont parfaitement adaptés à ce type d'application", explique le directeur du site, Michael Greif. Ce physicien titulaire d'un doctorat sait de quoi il parle, puisqu'il s'est déjà penché de manière intensive sur les questions épineuses de l'optique pendant sa thèse. Depuis huit ans, il travaille ici, sur le site de Munich, avec de nombreuses idées créatives.
Un grand espace de configuration
En plus de la tête optique, il faut un amplificateur ou une unité d'évaluation. Il s'agit d'un système fermé en soi qui communique avec un backend pour la visualisation des résultats via une commande ou IO-Link. "En fait, nous offrons au client un grand espace de configuration, composé de la puissance et de la position de la puce, de la géométrie de la lentille, de l'unité d'amplification et du design du boîtier, combiné à la longueur de câble souhaitée", explique le physicien.
Écouter attentivement et tirer des conclusions habiles
Le travail de projet commun n'est terminé que lorsque les clients disposent de la solution qui correspond exactement à leurs exigences. "Il s'agit généralement de questions relatives à la géométrie de l'application : s'agit-il d'une géométrie de réflexion ou de transmission ? Et quelle longueur d'onde de lumière doit être utilisée ? Le type de traitement du signal joue également un rôle central dans la résolution de la tâche de mesure", ajoute le directeur du site.
"Speed matters" est un leitmotiv sur le site
Des procédés de simulation modernes comme le ray-tracing (suivi du faisceau) et l'évaluation des points lumineux en temps réel aident les équipes de développement à accélérer la recherche de design. Grâce à l'utilisation de l'impression 3D pour le développement de prototypes, les premiers résultats peuvent être discutés avec les clients non pas au bout de plusieurs mois, mais au bout de quelques jours. La configuration du client est reproduite en laboratoire afin de trouver la meilleure combinaison entre émetteur et récepteur. Selon les besoins, des recommandations sont faites pour le réglage optimal de l'amplificateur ou même pour le développement d'amplificateurs spécifiques au client.
Environ la moitié des quelque 230 têtes de capteurs différentes, issues du développement de Balluff Munich et fabriquées dans des machines hautement spécialisées développées en interne, peuvent être achetées sur catalogue via la boutique en ligne de Balluff. Le reste est constitué de solutions spécifiques aux clients. Et la demande de ces dernières a fait un bond au cours des dernières années. C'est pourquoi un service commercial spécial a été mis en place pour ce que l'on appelle l'ingénierie définie par le client (Customer Defined Engineering, CDE), qui s'adresse de manière très ciblée aux clients potentiels et s'entretient de manière compétente sur leurs problèmes. Par exemple : Si des propriétés telles que la résistance au vide sont exigées, le PEEK serait un matériau approprié pour le boîtier. Ou faut-il plutôt un boîtier en téflon ? "Nous nous trouvons toujours dans un champ de tension entre le CDE et le produit standard", explique Christiane Maier, Product Cluster Manager "Photoelectric Sensors", qui, en tant qu'analyste avisée, a toujours le "Customer first" en vue.
Les procédés de simulation modernes comme le Ray-Tracing accélèrent la recherche de design pour les équipes de développement.
Cluster de produits Balluff en optoélectronique
Il existe deux sites qui développent chez Balluff des capteurs optoélectroniques miniatures de haute précision ("Produkt-Cluster Photoelectric Sensors") : Neuhausen, au siège de l'entreprise, et Neubiberg, près de Munich. Le chef de produit donne une orientation : "Les atouts centraux du site de Munich sont la pensée à cycle court et les méthodes de développement agiles et orientées vers le client. La combinaison idéale du réseau de production avec des sites à Chengdu et Veszprém et, à l'avenir, Aquascalientes, avec leurs processus orientés vers des classes de produits à haut volume, et le travail de détail spécifique au client dans les centres de compétence comme à Neuhausen ou à Neubiberg, font la force de Balluff".
