Actionneurs électriques vs. systèmes hydrauliques traditionnels sur machines de terrassement

La technologie des machines de construction connaît une transformation majeure, portée par l’augmentation de l’électrification. Cependant, nous ne parlons pas spécifiquement de l’électrification des moteurs — un sujet brûlant dans le secteur industriel hors route depuis quelques années —, mais plutôt de l’électrification et du remplacement des « barres » traditionnelles par des « kWh » dans les composants utilisés pour contrôler les outils de travail. Depuis les débuts de la mécanique de construction, les actionneurs hydrauliques ont été l’épine dorsale des équipements de terrassement, capables de fournir le couple et le contrôle nécessaires pour effectuer différentes fonctions de la machine. Aujourd’hui, cependant, les actionneurs électriques sont en train d’émerger comme une alternative forte, offrant efficacité, précision et avantages environnementaux. La question clé est de savoir si les avantages des actionneurs électriques dans les machines de construction peuvent être appliqués à tous les types d’activités et à toutes les échelles opérationnelles, ou s’il y a encore des limites — et ce que l’avenir réserve à cette technologie.

Les actionneurs électriques jouent un rôle essentiel dans l’équipement de construction moderne en convertissant l’énergie électrique en mouvement mécanique. Ils gèrent des tâches critiques telles que le contrôle des bras hydrauliques, le positionnement des godets et le réglage des lames, tout en améliorant la précision et l’efficacité opérationnelle. Un actionneur électrique se compose de plusieurs composants principaux. Le moteur électrique, qui constitue le cœur du système, est généralement alimenté en courant continu (CC) ou en courant alternatif (CA), selon l’application. Les moteurs sans balais sont souvent préférés pour leur durée de vie plus longue et leurs besoins d’entretien réduits. La boîte de vitesses réduit le régime du moteur tout en augmentant le couple de sortie et peut utiliser des engrenages planétaires, des engrenages à vis sans fin ou des mécanismes d’engrenage traditionnels, selon les besoins. Le mouvement de rotation du moteur est transformé en mouvement linéaire par un système d’entraînement, qui implique généralement des vis à billes ou des montages à crémaillère, surtout lorsque une grande précision et de faibles pertes d’énergie sont essentielles. Pour le contrôle fin, les actionneurs électriques sont équipés de capteurs de position tels que des codeurs ou des potentiomètres, fournissant un retour constant au système de contrôle. L’ensemble de la configuration est géré par un contrôleur électronique qui régule les signaux d’alimentation et de commande, en utilisant souvent des protocoles de communication tels que le bus CAN, qui sont standard dans les machines de construction. Pour résister aux conditions difficiles du chantier de construction, les actionneurs sont intégrés dans des boîtiers scellés qui les protègent de la poussière, des débris et des éléments météorologiques. Le fonctionnement se fait séquentiellement : le système central de la machine envoie un signal de commande, que ce soit à partir d’un joystick, d’un ordinateur embarqué ou d’une télécommande. Ce signal active le moteur électrique qui, par l’intermédiaire de la boîte de vitesses et du système d’entraînement, génère le mouvement requis — linéaire ou rotatif. Des capteurs intégrés surveillent le mouvement en temps réel, assurant un positionnement précis et permettant au système d’apporter les corrections nécessaires, même sous des charges variables. Certains modèles sont également dotés de mécanismes de sécurité avancés comme les freins électromagnétiques, qui verrouillent l’actionneur en cas de dysfonctionnement.

L’un des avantages les plus importants des actionneurs électriques est leur efficacité. Les systèmes hydrauliques peuvent subir des pertes d’énergie considérables en raison de la résistance des fluides et des fuites. Des études ont montré que les actionneurs électriques peuvent presque doubler l’efficacité des équipements de construction par rapport aux systèmes hydrauliques traditionnels. Cela se traduit par une meilleure gestion de l’énergie, une consommation réduite et une plus longue durée de vie des batteries pour les machines électriques. Un autre avantage majeur est la réduction de l’impact environnemental. Puisque les actionneurs électriques éliminent le besoin de fluide hydraulique, ils éliminent également le risque de fuites et de déversements qui peuvent causer des dommages mécaniques et la contamination environnementale. Cela rend les machines plus fiables et plus respectueuses de l’environnement, réduisant ainsi les déchets dangereux et les émissions de carbone. En même temps, l’absence de fluides hydrauliques réduit les besoins d’entretien et les coûts associés. La réduction du bruit est un autre avantage. Les chantiers de construction sont notoirement bruyants, et les systèmes hydrauliques y contribuent grandement. Les actionneurs électriques contribuent à réduire le bruit global de la machine en éliminant le besoin de pompes hydrauliques et des composants associés. Des niveaux de bruit plus faibles créent de meilleures conditions de travail pour les opérateurs et contribuent à réduire au minimum les perturbations dans les projets de construction urbaine.

Les actionneurs électriques sont à l’origine d’une véritable révolution dans le secteur de la construction, s’introduisant dans des machines comme les pelles, les derricks et les chargeurs frontaux. Voici quelques applications surprenantes qui, jusqu’à récemment, semblaient hors de portée mais qui améliorent aujourd’hui les capacités opérationnelles et le contrôle des machines. Regardons de plus près!

Les actionneurs électriques à fixation rapide permettent aux opérateurs de changer d’accessoires sans quitter leur siège, ce qui augmente considérablement l’efficacité et la sécurité. Ils apportent des avantages majeurs, notamment une réduction des coûts de conception et d’installation en éliminant le besoin de systèmes hydrauliques complexes. Les coûts d’exploitation sont également réduits grâce à des conceptions sans entretien et à l’absence de tuyaux hydrauliques à forte usure. La sécurité s’améliore en retirant les conduites hydrauliques à haute pression de la cabine, et la productivité augmente au fur et à mesure que les changements d’accessoires deviennent plus rapides et plus faciles.

Les actionneurs de hotte électrique rendent l’accès au moteur plus sûr et plus pratique. Ils réduisent les coûts de conception, d’installation et d’exploitation en simplifiant le système par rapport aux solutions hydrauliques. Conçus pour résister aux chocs et aux températures extrêmes, ils empêchent les opérations accidentelles et minimisent les risques pour les opérateurs. Ils améliorent également la productivité en permettant une ouverture facile du capot, même lorsque la batterie est faible.

Plutôt que de passer immédiatement à des machines entièrement électriques, l’industrie est susceptible de se diriger vers une approche hybride, où les actionneurs électriques complètent les systèmes hydrauliques traditionnels. Cette hybridation permet aux fabricants de combiner les avantages des actionneurs électriques avec les puissantes capacités de génération de force des systèmes hydrauliques pour des tâches lourdes spécifiques. L’intérêt croissant pour les actionneurs électriques a poussé de nombreux fournisseurs de composants à développer de nouvelles solutions spécifiquement adaptées aux machines de construction. La recherche en cours devrait aboutir à des conceptions d’actionneurs encore plus compactes, puissantes et rentables. Les avantages des actionneurs électriques s’étendent au-delà de l’équipement de construction, allant jusqu’à des secteurs comme la machinerie agricole et la manutention du matériel — y compris les opérations portuaires, pour donner un exemple clair. L’adoption intersectorielle de cette technologie stimulera davantage l’innovation et la normalisation, rendant les actionneurs électriques plus pratiques pour une utilisation généralisée. En conclusion, les actionneurs électriques transforment l’industrie de la construction en offrant une plus grande efficacité, précision et durabilité. Bien qu’il reste encore quelques défis à relever, le potentiel à long terme de cette technologie est clair. Pour rester à jour sur les dernières innovations et idées dans ce domaine passionnant, continuez à suivre notre blog!