Vérins hydrauliques, pneumatiques ou électriques :
quelle technologie choisir ?

A l’instar de tout industriel, les spécialistes du vérin se doivent de composer avec la situation économique du moment. Mais, à la différence de beaucoup, ils affichent une belle confiance quant à l’avenir des produits qu’ils proposent. La raison en est simple, selon Frédéric Comte : « quelles que soient sa technologie ou ses caractéristiques intrinsèques, un vérin reste la solution la plus simple à mettre en œuvre pour effectuer un mouvement répétitif à une vitesse et une répétabilité qu’un être vivant ne peut atteindre ». Le responsable du développement des ventes de Bibus France en conclut que « dans la mesure où l’industrie est toujours plus en demande d’automatisation des tâches, mais également soucieuse de la santé des opérateurs, le marché du vérin restera en progression dans les années à venir ».

Précision, répétabilité et dynamisme
Rien d’étonnant alors à ce que les intervenants soient aussi nombreux et les technologies en présence si diversifiées. Hydraulique, pneumatique, électrique, mécanique… l’utilisateur est parfois fort perplexe au moment du choix du produit le plus adapté à son application. Plusieurs tendances se dessinent. Longtemps chasse gardée des techniques hydrauliques et pneumatiques, le marché du vérin a vu arriver en force les entraînements électriques au cours de ces dernières années. « Le marché du vérin électrique est en croissance constante », constate ainsi Didier Bonnefous, ingénieur technico-commercial chez Atlanta-Neugart France, société dont les vérins, mus majoritairement par des servomoteurs, répondent aux exigences des clients en termes de précision, répétabilité et dynamisme. Et ce pour des applications à fortes sollicitations pouvant aller jusqu’à plusieurs millions de manœuvres. « Le vérin électrique devient souple d’utilisation. Il peut être étanche, en inox, équipé de moteurs IP68 qui lui permettent de travailler en immersion », constate aussi Jean-Jack Worms, responsable de la société Cetic. On peut ainsi déplacer « quelques kilogrammes comme plusieurs centaines de tonnes », en obtenant des avances « de quelques millimètres jusqu’à des dizaines de mètres par minute » avec des puissances « de quelques dizaines de watts à une centaine de kW »…

La technologie électrique monte donc en puissance et intègre de plus en plus de fonctions sophistiquées. « Le marché requiert maintenant des spécificités qui ne permettent plus de mettre en avant des produits livrés il y a ne serait-ce qu’une dizaine d’années », analyse Justine Chartier, Marketing Coordinator chez Linak. « Aujourd’hui, un vérin électrique peut intégrer des capteurs fin de course, une myriade de solutions codeurs, une interface API, le tout dans une enveloppe étendue haute pression. Il permet d’obtenir une position précise, jusqu’à 0.15mm sur certains produits », poursuit-elle. Chez Parker Hannifin, « les nouveaux vérins électriques ETH remplacent les technologies pneumatiques et hydrauliques et  permettent de réaliser des gains énergétiques. Leur conformité à la norme pneumatique ISO 15552 :2005-12 nous offre cette possibilité », affirme Romain Bernollin, spécialiste produits électro-mécaniques. 

Applications diversifiées
L’électrique peut satisfaire les exigences de secteurs très diversifiés. Les vérins mécaniques asservis électriquement de la société Enzfelder, par exemple, « répondent à des besoins de déplacement et de positionnement précis et synchronisés », explique Alain Jérome, chef des ventes France. Et ce dans des domaines comme le déplacement de charges dans le nucléaire, le positionnement dans l’aéronautique, le levage de vannes de barrages ou la machine-outil… Un autre exemple en est donné par la gamme de vérins mécaniques construits autour de vis trapézoïdales, de vis à billes ou de crémaillères de la société Prudhomme Transmissions, qui s’adresse également à des applications très variées. Christophe Bour met en avant « ses avantages en termes de facilité d’entretien et de mises en place, même dans des conditions d’exploitation difficiles, ainsi que d’irréversibilité dans certaines circonstances »… « Le grand atout de l’électrique est de pouvoir répondre à des besoins allant du plus petit au plus gros », renchérit Didier Berbach. A titre d’exemple, le directeur général de Binder Magnetic cite les façades de bâtiments équipées de systèmes « brise-soleil » pilotés par des vérins IP67 en inox dotés de nombreux capteurs leur permettant de s’adapter aux conditions météorologiques ; ou encore, les portes et vannes d’écluses manœuvrées par des vérins de 120 tonnes de force. Entre ces deux extrêmes, on trouve toute une série d’applications chez les constructeurs de machines…

SKF France, entreprise riche d’une longue expérience dans la vis à rouleaux, voit même « les vérins électriques s’imposer face aux autres technologies ». Et ce, pour plusieurs raisons qu’énumère Frédéric Bondono, responsable de vente mécatronique : « économie d’énergie, diminution des émissions de CO2, fiabilité, encombrement, propreté… ».  Ainsi la famille de vérins électriques EMC, qui va jusqu’à 1.000 kN et 1.500 mm/s, « est appelée à se substituer aux applications habituellement accessibles aux vérins hydrauliques », précise Olivier Fernoux, chef de produit chez SKF. Qu’il s’agisse du positionnement en hauteur d’une poche de coulée continue en sidérurgie avec quatre vérins de 45 tonnes de poussée, d’une application à fortes cadences sur une machine de brochage (20 allers et retour par minute, 24h/24) ou d’un robot de soudage sur lequel les avantages des EMC en termes de compacité et de réduction des coûts se révélent déterminants. La gamme de vérins CASM de SKF, quant à elle, offre des solutions standardisées pour réduire la consommation électrique dans l’industrie automobile, les machines d’emballage et autres ateliers de sérigraphie… domaines où elle permet de « se placer au 1/10 de millimètre avec une excellente répétabilité », explique Gregor Caillon, ingénieur d’application. « Les vérins électriques trouvent également une place de choix dans le secteur médical où toute fuite d’huile ou d’air est à éviter, ainsi que dans le domaine de l’énergie solaire », précise-t-il. 

Fortes puissances
Face à cette poussée de l’électrique, les technologies « fluidiques » n’ont pas dit leur dernier mot, loin de là. Jean-Jack Worms (Cetic) remarque ainsi que « les vérins électriques équipés de vis à filet trapézoïdal sont utilisés pour leur tenue aux vibrations, aux chocs et leur irréversibilité. Equipés de vis à billes, ils sont plutôt choisis pour des mouvements continus, avec des vitesses rapides et un très haut rendement ». Mais ils sont déconseillés « dans les applications telles que les presses, qui utiliseront l’hydraulique, ou celles nécessitant de petits mouvements rapides, où l’on rencontrera les vérins pneumatiques », admet-il.

 En outre, dans les très fortes puissances et les charges importantes, l’hydraulique fait encore la loi. Ainsi, Yohann Fabris, coordinateur du bureau d’études de Douce Hydro, ne déplore « aucune concurrence pour l’hydraulique » sur les applications dont cette entreprise s’est fait une spécialité. C’est notamment le cas de l’offshore. Douce Hydro vient de fournir deux vérins poussant 200 tonnes sur près de 13 mètres de course destinés à l’inclinaison d’une tour montée sur un navire utilisé pour la dépose de pipelines sous-marins. Dans ce cadre, Douce hydro a mis au point un système breveté de blocage de tige à sécurité positive qui se révèle particulièrement efficace en cas de rupture d’énergie. « L’hydraulique constitue un excellent compromis entre puissance, encombrement et coût », constate pour sa part Jean-Pierre Nicod. Le spécialiste produit Vérins hydrauliques de Parker Hannifin insiste sur l’intérêt de « se démarquer sur des marchés de niches, très demandeurs de vérins spéciaux où le maître-mot est l’innovation ». C’est dans ce but que Parker a développé des produits tels que l’EHA, sorte « d’auto-vérin » formant un ensemble complet (moteur électrique/pompe hydraulique/éléments de sécurité…) principalement destiné aux fonctions embarquées. Parker propose aussi des vérins allégés composites dont le poids est réduit de moitié, ainsi que des vérins intégrant systèmes de mesure, blocs fonctions ou commandes de boucles d’asservissement…
Chez Hydac, les vérins hydrauliques sont conçus comme « des systèmes de positionnement puissants et intelligents », comportant le moins d’interfaces possibles. « Du fait de leur capacité de charge, ils sont le seul recours lorsque les autres types de vérins électriques, pneumatiques ou mécaniques ne sont plus en mesure de fournir l’effort demandé », affirment les responsables de l’entreprise.
Le secteur mobile et ses conditions de fonctionnement particulièrement sévères constitue une autre « chasse gardée » de l’hydraulique, même si l’électrique fait de belles incursions dans ce domaine. « La concurrence se fait surtout sentir dans la manutention où l’on a moins besoin de fortes puissances », remarque Pierre-Antoine Quivogne, directeur commercial de Sahgev, entreprise très présente sur les marché agricoles et du BTP, dont les exigences « sont maintenant pratiquement équivalentes à celles demandées aux sous-traitants du secteur automobile » ! D’où la nécessité pour Sahgev de concevoir des produits sur-mesure et de les fabriquer avec des équipements performants. A l’instar de la nouvelle machine à souder par friction entrée l’année dernière dans ses ateliers, par exemple.

Compacité et légèreté
Dans ce contexte, les partisans du pneumatique fourbissent également leurs arguments. « Le vérin pneumatique est l’actionneur le plus abordable économiquement et le restera de par sa simplicité de construction. C’est la technologie la plus légère car elle n’est pas lestée par les bobinages d’un moteur électrique ou le fluide d’un vérin hydraulique », affirme Frédéric Moulin, chef produits gamme pneumatique chez Festo France. La pneumatique est également « très propre quand elle est utilisée avec des filtres », donc idéale pour l’agroalimentaire. Elle n’émet pas d’étincelles ni d’ondes électromagnétiques et constitue donc une bonne solution pour les milieux explosifs. Ce qui n’empêche pas Festo de jouer la complémentarité avec les vérins électriques tel que l’EPCO ou l’actionneur pour charges lourdes ESBF. 

Même démarche chez SMC, dont les vérins pneumatiques offrent « toutes les fonctions recherchées par les clients » (amortissement, détection de position, versions compactes, profils aluminium, sans tige…), mais qui a développé une gamme électrique performante en termes de contrôle de l’effort et de la vitesse ainsi que de gestion précise du positionnement, couvrant un large éventail d’applications : agroalimentaire, emballage, convoyage, énergie, automobile (serrage), bridage, pick & place… « La pneumatique reste de rigueur dans de nombreuses applications de manipulation, automatisation, chargement-déchargement pour des mouvements de rotation ou de préhension », estime quant à lui Franck Roussillon, spécialiste des produits pneumatiques chez Parker. Outre les vérins à tige, Parker se targue de proposer « la plus vaste gamme de vérins sans tige du marché, en termes de diamètres, options et technologies ». A noter que les gammes de vérins sans tige pneumatiques Origa System Plus (OSP-P et OSP-L) ont également été déclinées dans la technologie électrique avec l’OSP-E qui dispose des mêmes kits de fixation et des mêmes capteurs…

Silvia Banchetti, responsable export de la firme italienne Airwork (représentée en France par Transmatik), constate pour sa part que « la demande de vérins en tant que composant de puissance a diminué », au profit d’une « demande de vérins comme instrument de précision et de contrôle du mouvement ». Les vérins pneumatiques compacts guidés et les vérins ISO « light » proposés par Airwork répondent à ces critères. « On se dirige de plus en plus vers des vérins pneumatiques plus compacts, plus propres, plus intelligents et plus légers », renchérit Marie-Aude Bur, dirigeante de Transmatik. Cette entreprise propose notamment des vérins étagés dont la longueur est réduite de 25 à 30%. Outre sa large gamme de vérins pneumatiques (ISO, Cnomo, compact, guidage, rotatif), Transmatik, propose également des vérins hydrauliques qu’elle livre et répare dans de très brefs délais. Elle est ainsi récemment intervenue sur une application de freinage hydraulique de tracteur avec des vérins compacts simple effet qui ont prouvé toute leur efficacité. Les technologies hydrauliques et pneumatiques peuvent parfois se combiner de façon harmonieuse. C’est le cas chez Tox Pressotechnik qui a développé un concept de vérin pneumohydraulique où le système de compression est une unité compacte actionnée par l’air comprimé dans un espace hydraulique clos et un ensemble de valves assurant des forces de compression élevées. « Par rapport aux systèmes d’entraînement classiques, l’économie d’énergie est spectaculaire », notent les responsables de Tox.

Avenir commun ou développement séparé ?
Dans ce contexte, l’avenir du vérin se définira-t-il dans le cadre d’un conflit croissant entre les  technologies ou d’une complémentarité de bon aloi ? « Le vérin est un produit réellement mécatronique », n’hésite pas à affirmer Olivier Cloarec, conseiller technique du syndicat professionnel Artema. Certains fabricants sont de cet avis. « Le vérin mécanique est déjà mécatronique, il suffit d’y intégrer les éléments de contrôle adaptés », affirme Christophe Bour (Prudhomme Transmissions). Ainsi, Sahgev exposera des vérins avec des capteurs intégrés lors du prochain salon Sima, annonce Pierre-Antoine Quivogne, car « les constructeurs demandent de plus en plus ce type de produits ». 
Pour Justine Chartier (Linak), « le constat est indubitable : le vérin électrique n’égalera jamais la puissance de l’hydraulique et la rapidité du pneumatique, mais constitue une alternative de plus en plus intégrée par de nombreuses industries sur une plage d’efforts étendue ». C’est ainsi que Linak vient d’introduire la plateforme électronique iFlex afin d’élargir le champ d’application de ses vérins électriques en offrant, par exemple, la possibilité de re-paramétrer, via une interface PC, la course, la vitesse ou la valeur d’intensité de coupure… « A ce niveau, nous touchons du doigt la mécatronique », constate Justine Chartier. D’autres préfèrent cependant mettre en avant ce qui différencie l’hydraulique, la pneumatique et l’électrique. « Ces différentes technologies continueront à avoir toute leur place », affirme Steve Liebault, chez Delta Equipement, société qui les propose toutes les trois « afin de pouvoir répondre à toutes les demandes ». « Le vérin du futur ne pourra être mécatronique en raison des applications qui, de par leur nature, bannissent d’emblée certaines technologies », renchérit Frédéric Comte. Le responsable du développement des ventes de Bibus France en veut pour preuve le fait qu’une machine pour l’agro-alimentaire « ne pourra pas comporter de vérins hydrauliques, au même titre qu’une machine Atex ne pourra être dotée de vérins électriques »…
Conclusion pour Hydac : « la majorité des choix sont réalisés en fonction de l’application, des efforts à fournir, de l’énergie disponible et des fonctions demandées. Les différentes technologies de vérins continueront donc à se côtoyer à l’avenir ».