Advanced Retention Packaging et Eco-Bundle de la KU Leuven prêts à être commercialisés
Des solutions d'emballage durables de la KU Leuven
À première vue, il s'agit d'une combinaison quelque peu inhabituelle: une université qui développe des machines d'emballage durables. Mais la KU Leuven le fait. Advanced Retention Packaging et Eco-Bundle sont deux concepts récemment développés. Le prochain projet est un emballage réutilisable pour le commerce électronique.
Le professeur Marc Juwet, de la faculté d'ingénierie industrielle, est l'une des forces motrices du laboratoire où sont développées des solutions d'emballage durables à la KU Leuven. Nous lui parlons de son laboratoire et de ses récentes innovations. "En 2019, juste avant la pandémie du coronavirus, nous avons créé un laboratoire spécifiquement axé sur les technologies logistiques innovantes, appelé L-iTL. Ici, nous nous concentrons sur la logistique intérieure et les solutions d'emballage durables. Au cours des cinq dernières années, nous avons notamment mené des recherches intensives sur des méthodes d'emballage efficaces, rentables et respectueuses de l'environnement."
Advanced Retention Packaging
"L'un des concepts novateurs développés par le laboratoire ces dernières années est l'Advanced Retention Packaging (emballage à rétention avancée). Ce système offre une version améliorée de l'emballage à rétention existant, dans lequel un produit est fixé sur une barquette en carton à l'aide d'un film étirable. Cependant, les méthodes traditionnelles n'étaient pas optimales pour les produits à bords tranchants ou de poids élevé. Le nouveau système présente trois autres améliorations significatives", explique Marc Juwet.
Tout d'abord, les évidements en escalier dans le carton permettent au film de rester mieux tendu et d'empêcher le produit de se déplacer. "Cela fonctionne même avec un moteur cylindrique de 25 kilogrammes. Même s'il roule facilement, le film sur ce plateau à étages fonctionne parfaitement. Même si vous laissez tomber la boîte sur le côté. Il s'avère que pour obtenir le meilleur résultat, il faut commencer à enrouler au milieu. Notre machine peut donc déplacer l'objet à emballer vers l'avant et vers l'arrière, ce qui est très particulier pour une machine d'emballage horizontale."
La deuxième est le contrôle dynamique de la tension, qui permet d'ajuster la force d'enroulement en fonction du type de produit et des arêtes vives. La troisième est l'utilisation de matériaux recyclés, tant pour les barquettes en carton que pour le film, afin de favoriser le développement durable.
Automatisation et efficacité
Le processus d'emballage peut être entièrement automatisé. Un produit est placé sur une barquette en carton, puis enveloppé d'un film étirable et placé dans une boîte. "Pour les produits présentant des arêtes vives ou des protubérances, nous appliquons une stratégie d'emballage avancée en vertu de laquelle la force de traction du film est augmentée couche par couche. Les couches inférieures du film empêchent les couches supérieures tendues de se déchirer aux angles vifs. Cela garantit un emballage robuste."
En outre, une machine est en cours de développement pour replier automatiquement les rabats latéraux et placer l'ensemble dans une boîte. Cela élimine le besoin de travail manuel, ce qui est important à une époque où les entreprises ont du mal à trouver suffisamment de personnel pour les processus d'emballage.
"L'automatisation permet également de réduire les coûts. Cela s'ajoute aux économies réalisées grâce à l'utilisation d'une boîte bon marché. Les rabats surélevés de la barquette supportent le poids lorsque les boîtes sont empilées. Le coût des matériaux d'emballage avec l'Advanced Retention Packaging est similaire à celui de l'utilisation de matériaux de rembourrage, reconnaît Marc Juwet. "Les économies de personnel, quant à elles, varient au cas par cas."
La capacité d'une ligne d'emballage varie en fonction du poids du produit. "Si nous devons emballer des produits pesant 25 kg, cela représente peut-être six commandes par minute", explique-t-il. Si le produit est plus léger, il est possible d'emballer davantage de commandes par minute. "Plus le produit est lourd, plus il faut de tours de film pour maintenir le produit en place", explique Marc Juwet.
Expérience pratique et résultats des tests
Marc Juwet explique que le produit final ainsi emballé a été testé à grande échelle. "Notre technologie a été optimisée par plus de 5.000 essais de chute, où la protection s'est avérée comparable, voire supérieure, aux méthodes traditionnelles telles que la mousse à deux composants. Nous avons utilisé le scénario le plus défavorable pour les essais de chute en faisant tomber la boîte sur le fond, sur l'un des côtés et sur le couvercle. Dans la pratique, une boîte tombe généralement sur une nervure ou un coin de la boîte. Cette boîte agit alors comme une zone de déformation et le risque d'endommagement du produit est encore plus faible que lors de nos essais de chute."
Les ingénieurs de la KU Leuven ont même effectué un test privé pour mettre l'invention à l'épreuve. "Nous avons envoyé des emballages tests avec des bouteilles de bière dans le monde entier comme cadeaux de Noël. Toutes les bouteilles sont arrivées intactes, ce qui confirme l'efficacité de notre méthode d'emballage."
Un autre exemple pratique est une collaboration avec une entreprise néerlandaise qui vend des portes par l'intermédiaire du commerce électronique. "Grâce à notre technologie d'emballage avancée, nous pouvons emballer en toute sécurité des produits lourds et fragiles tels que les portes et les protéger contre les dommages pendant le transport, sans utiliser de matériaux de rembourrage encombrants et difficiles à recycler."
Le chemin vers le marché
"Nous avons aussi délibérément choisi le film le plus ordinaire et non un film de haute technologie, ainsi qu'un carton recyclé à 100%. Notre innovation offre ainsi une alternative durable, rentable et pratique aux méthodes d'emballage traditionnelles et répond à la demande croissante d'emballages efficaces et recyclables dans le secteur de la logistique."
"Nous travaillons actuellement sur le transfert de notre technologie à un fabricant de machines - A-tec, réd. - qui souhaite poursuivre la commercialisation de notre technologie. Cette entreprise possède une vaste expérience dans le domaine des machines d'emballage et met au point différentes tailles de machines d'emballage, un dossier CE et d'autres aspects juridiques et pratiques pour parvenir à une introduction plus large sur le marché."
La KU Leuven espère récupérer les coûts d'investissement liés au développement du concept et de la machine grâce aux revenus de licence générés par la vente de la machine. Dans ce cas-ci, il s'agit principalement du coût salarial de l'ing. Ward Nica, qui a effectué ses recherches doctorales sur cette nouvelle méthode d'emballage.
Eco-Bundle
Une autre innovation récente développée par le L-iTL de la KU Leuven est la méthode d'emballage dite Eco-Bundle avec la machine qui l'accompagne. L'emballage en bottes produit avec cette machine devrait offrir une alternative durable à l'emballage sous film rétractable dans l'industrie des boissons. Dans l'industrie de l'emballage d'aujourd'hui, la durabilité est toujours une question de plus en plus importante. Selon Marc Juwet, la méthode traditionnelle d'emballage des bouteilles dans le secteur de la vente au détail, qui utilise du film rétractable et des fours à forte consommation d'énergie, est de plus en plus remise en question.
Selon lui, une solution innovante, l'Eco-Bundle, offre donc une alternative respectueuse de l'environnement qui est non seulement écologique, mais aussi transportable et efficace. "Dans les supermarchés et chez les grossistes, les bouteilles d'eau, de boissons gazeuses et d'autres boissons sont souvent vendues en paquets de six à huit, maintenus ensemble par un film rétractable. Cette gaine en plastique est rétractée à la chaleur dans des fours, ce qui donne un emballage solide. Toutefois, l'inconvénient est l'empreinte écologique de ce processus: les fours consomment beaucoup d'énergie (12 à 16 kW par four) et si le film n'est pas recyclé correctement, il contribue à la pollution plastique des rivières et des océans."
Une alternative durable
L'Eco-Bundle offre une solution innovante en utilisant un emballage en carton au lieu d'un film plastique rétractable. Le concept est simple mais efficace, selon la KU Leuven. Les bouteilles sont regroupées avec une barquette en carton en dessous et une bande de carton minimale autour des bouteilles. Cette opération s'effectue en deux modules successifs. La barquette est d'abord pliée autour des bouteilles, puis encollée. Ce paquet conserve la solidité nécessaire sans les inconvénients du film rétractable, explique Marc Juwet.
L'idée initiale était d'utiliser une pleine barquette en carton avec couvercle, comme pour les briques de lait ou les emballages de jus de fruits, poursuit Marc Juwet. Cependant, cette solution s'est avérée économiquement irréalisable, car les coûts étaient plus élevés qu'avec un film rétractable. La solution a pris la forme d'une bande de carton intelligente, qui maintient fermement les bouteilles ensemble et peut être imprimée en même temps que la marque et les informations sur le produit. Selon Marc Juwet, le concept est porteur d'opportunités car le nouvel emballage extérieur n'est pas plus cher que l'emballage existant.
Préférence des consommateurs et coût
Une enquête à grande échelle montre que les consommateurs sont heureux d'opter pour une alternative plus durable, à condition que le prix soit comparable à celui de l'emballage rétractable traditionnel. C'est pourquoi Marc Juwet explique. "Si l'Eco-Bundle n'est que légèrement plus cher, par exemple quelques centimes par litre d'eau, de nombreux consommateurs hésitent. En revanche, si le prix est le même, presque tous les consommateurs choisissent l'Eco-Bundle."
Innovation dans le transport et résultats des tests
Un défi important posé par le développement de l'Eco-Bundle était de garantir la sécurité du transport. Des tests, tels que le "test eumos" et le "test RAHIF", montrent que l'Eco-Bundle est plus performant que l'emballage rétractable traditionnel. Les tests simulent notamment l'impact des mouvements de freinage soudains et des vibrations prolongées pendant le transport.
Marc Juwet: "Il est remarquable que l'Eco-Bundle ait même obtenu de meilleurs résultats que le film rétractable lors de ces tests. Alors qu'une palette pourvue d'un film rétractable traditionnel a commencé à s'effondrer après 450 cycles lors du test RAHIF, l'Eco-Bundle a tenu jusqu'à 600 cycles. Cela suggère que la nouvelle méthode d'emballage n'est pas seulement plus durable, mais aussi plus robuste. Entre-temps, ces résultats ont été confirmés par des tests de transport avec des palettes complètes sur de longues distances."
Défis et solutions technologiques
Un autre défi consistait à concevoir une machine capable de produire les Eco-Bundles à grande vitesse. Les installations de remplissage existantes doivent traiter 60.000 bouteilles par heure, ce qui équivaut à environ 1.000 bouteilles par minute. La solution réside dans une machine à carrousel dans laquelle des feuilles de carton plano sont placées sous les bouteilles, puis pliées solidement autour d'elles.
Les bouteilles elles-mêmes jouent un rôle crucial à cet égard: comme elles sont serrées les unes contre les autres, un paquet stable est créé sans couches intermédiaires supplémentaires. La feuille intermédiaire traditionnelle normalement placée entre les couches pour assurer la stabilité peut donc être supprimée.
La conception d'une poignée solide a également fait l'objet d'une attention particulière. Celle-ci a finalement été fabriquée en papier, après de nombreux tests de résistance et de durabilité. Des tests de secousses spéciaux ont permis de simuler le transport du paquet sur de longues distances, en examinant les forces agissant sur la poignée pendant la marche. Le paquet a tenu jusqu'à 2 000 pas. "Et on ne marche jamais avec un tel emballage entre le supermarché et la voiture", déclare Marc Juwet, satisfait.
Mise à l'échelle et mise en œuvre
À l'heure actuelle, il existe déjà un prototype de machine capable de produire un paquet par minute. La prochaine étape consistera à développer une ligne de production à grande échelle capable de rivaliser avec la vitesse des lignes d'emballage traditionnelles. Selon Marc Juwet, un producteur français de boissons a déjà manifesté son intérêt pour la mise en œuvre de cette technologie, ce qui indique que le marché est prêt pour cette innovation durable.
Emballage consigné pour le commerce électronique
Mais avec Advanced Retention Packaging et Eco-Bundle, le développement de concepts d'emballage durables ne s'arrête pas au laboratoire de la KU Leuven. Une solution prometteuse pour le secteur du commerce électronique et la distribution de pièces détachées dans l'industrie automobile est l'utilisation d'emballages consignés. Au lieu d'utiliser des matériaux d'emballage uniques, les entreprises peuvent investir dans des emballages réutilisables qui restent en circulation plusieurs fois. Cela permet non seulement de réduire la production de déchets, mais aussi de diminuer les coûts à long terme.
"Ce processus génère une quantité importante de déchets d'emballage et oblige les entreprises à se conformer à des réglementations strictes en matière de réutilisation et de recyclage. Les matériaux d'emballage tels que le film d'emballage devront bientôt être composés d'au moins 30 pour cent de matériaux recyclés."
Cela entraîne également des défis pratiques. "En testant de manière approfondie les propriétés mécaniques de ces emballages, nous travaillons sur des systèmes qui sont non seulement respectueux de l'environnement, mais qui restent également pratiques dans la chaîne logistique. L'accent est mis sur la solidité, la résistance à l'humidité et l'efficacité du transport, de sorte que les emballages consignés deviennent un choix viable et économiquement rationnel pour les entreprises. "Ce faisant, les emballages plastiques réutilisés doivent être soigneusement nettoyés, souvent avec de l'eau chaude et des désinfectants, ce qui peut annuler en partie les avantages écologiques."
Photos: KU Leuven
