Entraînement linéaire hydraulique :
Les vérins hydrauliques de Hänchen ont fait leurs preuves à l'Expo

Ostfildern, novembre 2000. L'étonnement et l'émerveillement ont régné, durant l'Expo, dans la maison de la forêt tropicale ainsi que dans les pavillons du Venezuela, de l'UE et du Luxembourg. Mais les millions de visiteurs venus contempler ces attractions n'ont sans doute guère mesuré le rôle des vérins hydrauliques dans la présentation de la forêt pluviale, du Venezuela ou dans le voyage proposé à travers l'Europe et le reste du monde. Ceux qui ont cependant eu l'occasion de jeter un coup d'œil dans les coulisses techniques ont découvert que certains effets spectaculaires se sont appuyés sur des produits de la société Hänchen Hydraulik GmbH d'Ostfildern, Allemagne. Et là où des personnes sont déplacées avec une grande accélération et où la protection de tout un pavillon dépend de l'hydraulique, la sécurité, la fiabilité et la qualité revêtent une importance primordiale. Aussi, Hänchen s'est réjoui de la présence discrète du système hydraulique, une discrétion maintenue jusqu'au bout et prouvant le bon fonctionnement de ses produits.

Un pavillon en fleur

La fleur d'une variété d'orchidée locale a servi de modèle au pavillon vénézuélien, conçu par l'architecte Fruto Vivas, dont la corolle s'ouvre au soleil et se referme en cas de pluie pour protéger la précieuse vie à l'intérieur. Le pavillon se présente sous la forme d'un cône tronqué d'un diamètre de 40 mètres surmonté à une hauteur de 18 mètres d'un toit modelé en orchidée. Au milieu du bâtiment ont été installés 16 pétales longs de 10 mètres qui s'ouvrent le jour, dans la nuit, et se referment lorsqu'il pleut ou lorsque le vent atteint une vitesse de 20 m/s. Chacune des feuilles est mue par un vérin issu du catalogue des produits standard de Hänchen. Ces cylindres hydrauliques asservis sont équipés d'un système de mesure de déplacement et prévus pour une pression de service continue de jusqu'à 300 bars. Un piston d'un diamètre de 160 mm muni d'une tige d'un diamètre de 100 mm avec une course de jusqu'à 1200 mm et une vitesse maximale de 0,01 m/s actionne les lourdes enveloppes. Les vérins peuvent être commandés individuellement ou de façon synchronisée. Les 16 pétales entourés d'une membrane insensible aux intempéries sont fixés à l'extrémité supérieure du mât et disposés en deux couches de 8 segments qui se recoupent, afin de créer les meilleures conditions climatiques possibles. Le pavillon au toit hydraulique connaît un tel succès que cinq personnes ont déjà manifesté leur désir d'acheter la fleur vénézuélienne après l'Expo.

Un voyage à travers la forêt pluviale

Ce sont des personnes et non des pétales que les systèmes hydrauliques Hänchen déplacent dans la maison de forêt la pluviale des jardins de Herrenhausen. Une excursion dans la forêt pluviale est le point d'orgue de ce qui constitue une combinaison réussie de parc découverte moderne et de jardin botanique où ont été réunis plus de 1200 espèces de plantes et de nombreux animaux venant de la forêt pluviale tropicale. Le voyage est axé sur la recherche d'un professeur un peu farfelu, inventeur d'une machine capable de traduire le langage des plantes et des animaux. Le visiteur reçoit par liaison infrarouge des explications sur les thèmes présentés dans la halle, par exemple sur l'enroulement du mimosa ou sur le fonctionnement de l'écosystème forêt pluviale, et bien d'autres encore. Au cours de cette expédition d'environ une heure et demie, les visiteurs découvrent l'univers tropical avec tous leurs sens, s'informent en se divertissant conformément à la conception moderne de l'infotainment.

Un paysage virtuel turbulent

Au terme de cet itinéraire, ils regagnent les jardins de Herrenhausen en traversant comme dans un rêve une zone de turbulences simulée. Pendant qu'un dessin animé aux couleurs pastel est projeté sur un écran courbé, les vérins hydrauliques de Hänchen donnent l'impression de voler dans un vrai avion, au milieu de nuages, de turbulences, d'éclairs et de coups de tonnerre. Le spectacle réalisé dans la maison de la forêt tropicale se base sur des simulateurs de vol professionnels tels qu'ils sont utilisés dans la formation de pilotes. Ce type d'installation est fabriqué par la société simtec de Brunswick pour le secteur de l'aéronautique. Dans la présente application, l'équipement a été transformé en plate-forme de simulation universelle 'hexadrive' à 6 degrés de liberté qui permet des déplacements et des accélérations dans l'espace jusque dans la plage de plus de 40 Hz.

Les vérins Hänchen déplacent les visiteurs

C'est sur un tel système, actionné à l'aide de six vérins hydrauliques de Hänchen, que repose la plate-forme accueillant les visiteurs de la maison de la forêt pluviale. La réalisation de l'hexadrive a été un travail de longue haleine : les logiciels et l'hydraulique devaient répondre aux plus hautes exigences et ont nécessité de longues phases d'apprentissage. L'élaboration s'est appuyée sur l'expertise du spécialiste de simulateurs de vol basé près de l'aéroport de recherche de Brunswick de même que sur les vastes compétences de l'hydraulicien Hänchen dans le domaine des vérins asservis, dont le comportement stick-slip est aussi adapté aux forces latérales générées dans les structures triangulaires. Car durant la reproduction de mouvements linéaires uniformes, certains vérins doivent changer de sens de déplacement. "A ce niveau, l'homme est un capteur particulièrement sensible", explique le directeur de simtec, Bernd Kaufmann, ingénieur diplômé, "parce que le moindre à-coup perçu affecte immédiatement le réalisme du mouvement."

Une application hydro-mécatronique

En raison de l'étroite relation entre les composantes mécaniques, électroniques et informatiques, la conception du simulateur s'est présentée comme une tâche hydro-mécatronique typique. Car l'intervention combinée de forces, d'accélérations et de fréquences élevées satisfaisant à de hautes exigences de précision est caractéristique de l'hydraulique. Les différents domaines d'application de l'hexadrive ont requis des vérins très variés. Voici ce qu'en dit le directeur marketing de simtec, Bernd Müller-Reidys : "La large gamme de produits disponible, la possibilité d'éviter des constructions spéciales coûteuses grâce à l'emploi de vérins standard modifiés de même que leur haute qualité expliquent pourquoi nous utilisons depuis deux ans et demi exclusivement des vérins Hänchen." Les pièces choisies devaient également remplir des exigences particulières en relation avec la résistance à la flexion et la compensation des forces latérales, imposant une disposition précise, puisque les vérins étaient les seuls éléments porteurs utilisés.

De l'infotainment réussi

Les visiteurs de l'Expo volent ainsi à travers la forêt tropicale, sont secoués, agités et "reprennent pied" dans la réalité en arrivant dans les jardins de Herrenhausen. L'étonnement qui se lit sur les visages prouve que l'hydraulique a réussi sa mission, celle d'aider à transposer les personnes dans une autre réalité afin de les familiariser avec la forêt pluviale. En tant qu'installation permanente, la maison de la forêt tropicale continuera à être exploitée à la fin de l'Expo.

Parcourir l'Europe à scooter…

Le pavillon de l'UE a lui aussi transporté les visiteurs dans un nouveau monde, l'Europe du futur, avec trois projections de simulation de même type. Pendant que les spectateurs s'installent sur la plate-forme posée sur l'hexadrive pourvu de vérins hydrauliques, l'écran montre l'image arrêtée d'un scooter au bord d'un lac. Soudain, le démarreur rapide est actionné, la plate-forme reproduit le mouvement du motocycle et le spectateur a l'impression de mettre lui-même le scooter en marche. Un voyage étourdissant le conduit sur d'étroites routes en lacets et dans différents pays d'Europe. Le parcours à scooter se transforme en vol, et le vol en grand huit virtuel qui monte jusqu'à la pointe de la tour Eiffel pour replonger de l'autre côté dans un monde rempli d'emblèmes européens. Et les enfants ne sont pas les seuls à fixer l'écran comme hypnotisés, à se cramponner lorsqu'une voiture surgit de façon inattendue ou lorsque le grand huit bascule pour la descente à l'extrémité supérieure de la tour. Les spectateurs ne se rendent pas compte de la technique mise en œuvre à l'arrière-plan, de l'hexadrive avec ses six vérins hydrauliques Hänchen, des supercalculateurs, des installations de sécurité, de la programmation complexe et des agrégats placés dans le socle.

... et le monde en avion

Le plus petit état de l'UE emmène ses hôtes encore plus loin avec un simulateur : dans un 'tour du monde en avion'. En quatre minutes, les visiteurs du pavillon luxembourgeois passent des pyramides égyptiennes à la Grande Muraille de Chine avant de s'arrêter devant la statue de la Liberté à New York et d'accéder à la station spatiale internationale. Là aussi, ce sont des vérins hydrauliques Hänchen qui tirent les ficelles, dans une installation conçue par la société MRC Simulatoren & Projektmanagement GmbH de Landsberiet. Le grand-duché illustre ainsi son engagement global dans le secteur des médias et de l'information, en soumettant les visiteurs du pavillon à un "traitement de choc". La culture internationale du pays, les nouveaux concepts environnementaux et les initiatives liées à l'aide au développement sont également traduits en images et en mouvements par le biais de l'écran et d'une plate-forme à 44 places. Les vérins utilisés ici proviennent de la série 120 du catalogue standard de Hänchen et sont aussi munis de dispositifs de mesure de déplacement.

L'hydraulique à sensations

Peu de visiteurs ont en vérité découvert ces mécanismes ou en ont soupçonné l'existence. Ils ont simplement exploré le monde, l'Europe, la forêt pluviale d'une autre manière ou ont contemplé émerveillés un pavillon en fleur et cela, en partie aussi grâce à la précision et à la fiabilité des vérins hydrauliques Hänchen.

Jörg Beyer