Ce que signifie réellement IK10 pour les assemblages de verre de protection d’IHM [Guide]

Comprendre la protection IK10 : le guide d’un fabricant de verre sur les assemblages de verre de protection d’IHM

Avant d’acheter un verre de protection pour un écran d’IHM industrielle, vous avez très certainement rencontré le terme “IK10” dans des fiches techniques et des cahiers des charges de demandes de devis. Mais que signifie réellement IK10 pour votre assemblage de verre de protection, et comment vous assurer que le produit fini répond véritablement aux exigences ? Ce guide décrypte la norme de protection contre les chocs IEC 62262 du point de vue d’un fabricant de verre. Nous présentons l’ensemble de l’échelle des indices IK, l’essai précis qui définit IK10, les types de verre et les épaisseurs qui répondent le mieux à cette exigence, ainsi que les choix d’assemblage qui déterminent si le verre de protection de votre IHM résistera à un choc de 20 joules ou se brisera au contact.

Qu’est-ce que le système d’indices IK selon la norme IEC 62262 ?

Les indices IK sont des classifications internationales qui mesurent la capacité d’une enveloppe à résister aux chocs mécaniques externes. Créé par la norme IEC 62262:2002 (adoptée en Europe sous la référence EN 62262), le code IK attribue une classification à deux chiffres, de IK00 à IK10, pour représenter le niveau d’énergie de choc auquel un produit peut résister sans défaillance fonctionnelle. Selon l’historique de cette norme, le premier code IK a été promulgué dans la norme européenne BS EN 50102 en 1995. Avant la publication de la norme IEC 62262, les fabricants ajoutaient parfois un troisième chiffre au code IP (indice de protection) pour indiquer la résistance aux chocs, une pratique non officielle qui prêtait à confusion. L’IEC a résolu cette incohérence en créant une norme dédiée établissant son propre système de numérotation à deux chiffres. Voici l’échelle complète des indices IK, avec l’énergie de choc et les paramètres d’essai correspondants : Notez l’augmentation importante de l’énergie entre IK09 (10 J) et IK10 (20 J) : l’indice normalisé le plus élevé double le seuil de résistance aux chocs. En 2021, l’IEC a publié l’indice IK11 à 50 joules par l’intermédiaire de l’Amendement 1 paru cette année-là, mais IK10 ou l’une de ses désignations supérieures restent les plus couramment utilisés dans les spécifications des écrans d’IHM industrielles.

Comprendre IK10 : à quoi correspond réellement un choc de 20 joules ?

Un indice IK10 signifie que votre assemblage de verre de protection peut supporter un choc unique de 20 joules sans se briser, se fissurer ni perdre sa fonctionnalité. Le protocole d’essai défini par la norme IEC 62262 et la norme associée IEC 60068-2-75 exige de laisser tomber une masse en acier de 5 kilogrammes depuis une hauteur de 400 mm au-dessus de l’élément testé, ou d’utiliser un mouton-pendule Charpy étalonné qui transmet la même énergie à l’échantillon. Concrètement, 20 joules correspondent au choc d’une clé lourde lancée à pleine vitesse à bout de bras contre un panneau d’écran, ou à celui d’un débris d’usine projeté par un chariot élévateur contre un écran. Chaque surface exposée de l’éprouvette subit cinq chocs distincts sous différents angles, sur la face avant, les côtés, les coins et le dessus, afin de reproduire les effets des chocs réels, qui proviennent rarement d’une seule source facile à prévoir. Dans notre usine, nous réalisons des essais de validation IK10 sur des échantillons de verre de protection avant d’expédier les lots de production pour leur utilisation sur site. Ces résultats révèlent des risques que les seules caractéristiques des matériaux mesurées en laboratoire ne permettent pas de prévoir : chemins de propagation des éclats de bord, décollement de l’adhésif sous des chocs répétés et fissures dues aux contraintes prenant naissance dans les perçages ou les angles des évidements. Une plaque de verre qui semble “résistante” sur le papier peut céder dès le premier choc du pendule si la finition des bords ou le profil de trempe thermique n’est pas optimal.

Pourquoi les écrans d’IHM industrielles nécessitent un verre de protection classé IK10

Les panneaux d’IHM (interface homme-machine) sont installés dans des environnements où les chocs physiques sont courants, et non exceptionnels. Si une organisation choisit un indice inférieur à IK10 dans ces conditions, elle accepte un point de défaillance dont la réparation coûte bien plus cher que la plaque de verre elle-même. Voici les principaux environnements d’utilisation dans lesquels un verre antivandalisme classé IK10 est obligatoire ou vivement conseillé : Additionnez les coûts d’une défaillance pour le projet : remplacement du verre, déplacement d’un ingénieur, arrêt de la ligne de production pendant l’indisponibilité du panneau et responsabilité en cas de blessures causées par des éclats. Dans une installation extérieure, un seul acte de vandalisme rend un projet non rentable si chaque panneau n’est pas doté dès le départ d’une protection IK10.

Choix du matériau et de l’épaisseur du verre pour la conformité IK10

Atteindre le niveau de résistance IK10 commence par le choix d’un verre adapté à l’application. Les deux principales méthodes de renforcement du verre de protection d’IHM, la trempe thermique et le renforcement chimique, donnent des résultats très différents lorsque l’objectif est une résistance à un choc de 20 joules. Voici les conséquences pratiques de ce constat : le renforcement chimique offre d’excellentes propriétés de résistance aux rayures et une contrainte de compression très élevée (CS > 450 MPa avec une profondeur de couche > 8 μm sur notre ligne de production), mais il ne convient qu’au verre mince. Lorsqu’une protection contre les chocs de niveau IK10 est requise, le verre doit être suffisamment épais pour absorber 20 joules, ce qui conduit généralement à choisir une trempe thermique avec une épaisseur minimale de 4 mm, 6 mm étant l’épaisseur la plus courante pour la plupart des dimensions de panneaux d’IHM. Le choix du matériau de base ne doit pas être négligé. Le verre sodocalcique est le verre de protection trempé IK10 le plus abordable et convient à la plupart des IHM de machines. L’aluminosilicate offre une résistance intrinsèque supérieure, permettant de conserver le niveau IK10 avec une épaisseur réduite, moyennant un coût de matériau plus élevé. Il convient mieux aux applications où le poids ou les performances optiques sont essentiels.

Nous fabriquons régulièrement des verres de protection classés IK10 à partir de substrats sodocalciques et de substrats en aluminosilicate. Pour 90 % des applications IK10 d’IHM industrielles, un verre sodocalcique trempé de 6 mm avec une finition des bords appropriée permet d’atteindre les performances IK10 au coût le plus bas. — Équipe d’ingénierie de SW Glass

Comment les méthodes d’assemblage du verre de protection influencent les performances IK10

Un panneau de verre de protection qui réussit l’essai IK10 sur un banc d’essai peut céder sur site selon la technique d’assemblage utilisée. La manière dont le verre de protection est collé au module d’écran et installé dans le boîtier détermine s’il absorbera le choc ou transmettra la charge à un point faible, provoquant une fissure. Il existe deux grandes stratégies de collage pour les assemblages de verre de protection d’IHM :

Collage optique (OCA/OCR)

Le collage optique utilise un film OCA ou une résine liquide OCR pour supprimer la lame d’air entre le verre de protection et l’écran LCD ou le capteur tactile. L’OCA/OCR s’étend sur toute l’interface et crée un composite optique dans lequel le verre de protection et l’écran se comportent comme un seul élément rigide. Pour les applications IK10, le collage optique offre un avantage mécanique net : l’énergie du choc se répartit sur le verre de protection au lieu de se concentrer aux points de contact du joint périphérique. Cet assemblage résiste bien mieux au type de choc appliqué lors des essais IK10.

Collage sur joint (avec lame d’air)

Le montage sur joint solidarise le verre de protection et le boîtier au moyen d’un joint périphérique en mousse ou en caoutchouc. Il coûte moins cher et facilite la maintenance sur site. Toutefois, la lame d’air entraîne une déformation plus importante lors d’un choc et des contraintes plus élevées aux points de contact avec le joint, ce qui augmente le risque de fissuration d’un bord. Quel que soit le mode de montage du verre de protection, le boîtier doit assurer un soutien structurel suffisant des bords du verre. Lors des chocs IK10, un verre de protection sans appui, maintenu uniquement par un adhésif au niveau de l’encadrement, sera moins performant qu’un verre monté dans une rainure avec un joint en contact sur ses quatre côtés.

Indices IK10 et IP : des protections complémentaires pour les enveloppes d’IHM

Les indices IK et IP protègent contre des risques différents et relèvent de codes distincts. Le code IP (indice de protection) selon la norme IEC 60529 définit la protection contre la pénétration de poussière et d’eau. Le code IK (IEC 62262) définit la protection contre les chocs mécaniques. Aucun de ces codes ne remplace l’autre : une enveloppe classée IP67 peut avoir un verre de protection qui se fissure sous un coup de clé, et un panneau classé IK10 peut laisser passer l’eau par des joints non étanches. Les indices IP et IK sont généralement spécifiés ensemble pour les installations d’IHM industrielles. Voici quelques-unes des combinaisons IP + IK les plus fréquentes dans les cahiers des charges de nos clients : Lorsque vous spécifiez un verre de protection pour une enveloppe dotée de ces deux indices, le verre lui-même contribue principalement à l’indice IK. La protection IP repose sur le système d’étanchéité : joints, cordons de colle et joints toriques sur le pourtour du verre. Le collage optique résout les deux problèmes en une seule opération : il supprime la lame d’air interne (éliminant une voie potentielle de pénétration d’eau) et augmente la rigidité face aux chocs.

Comment spécifier un verre de protection IK10 pour votre projet d’IHM

Lorsque vous soumettez une demande de devis pour un verre de protection IK10, le degré de détail de vos spécifications détermine directement si votre premier échantillon réussira les essais ou si plusieurs cycles de révision seront nécessaires. Voici les points que notre équipe d’ingénierie recommande de préciser pour toute application de verre de protection IK10 :

• ✔ Type et épaisseur du verre : spécifiez un verre sodocalcique ou aluminosilicaté trempé, avec l’épaisseur exacte (par exemple, 6 mm ± 0,2 mm). Indiquez si un renforcement chimique est également requis.
• ✔ Dimensions et tolérances : indiquez la longueur × la largeur en mm avec la plage de tolérances. Précisez le rayon des angles, la finition des bords (arêtes abattues, chant poli ou chant arrondi) et les éventuelles exigences de chanfreinage.
• ✔ Perçages, évidements et encoches : tous les usinages CNC doivent être réalisés avant la trempe thermique. Fournissez un plan coté avec les tolérances de position de chaque élément.
• ✔ Traitements de surface : spécifiez les couches AG (anti-éblouissement), AR (antireflet) ou AF (anti-traces de doigts). Indiquez si la couche est appliquée avant ou après la trempe thermique, et sur quelle(s) surface(s).
• ✔ Sérigraphie : définissez la ou les couleurs d’encre, les dimensions de la zone imprimée, le nombre de couches et les éventuelles exigences concernant les logos ou les icônes. L’impression d’un encadrement est courante sur les verres de protection d’IHM pour délimiter la zone active de l’écran.
• ✔ Méthode de collage : indiquez si le verre sera assemblé par collage optique (OCA/OCR), monté sur joint ou collé avec un ruban adhésif. Ce choix influe sur les exigences de tolérance des bords et sur la largeur minimale de l’encadrement.
• ✔ Indices IK et IP visés : indiquez explicitement les deux. Si la conception de votre enveloppe est déjà finalisée, fournissez le plan du boîtier afin que le fabricant de verre puisse vérifier que la géométrie du montage permet d’atteindre les performances IK10.

L’absence d’un seul de ces éléments au stade de la demande de devis entraîne généralement 1-2 cycles de révision des échantillons supplémentaires, chacun ajoutant 2-3 semaines au délai de fabrication d’une commande classique de verre sur mesure. Plus vos spécifications sont complètes, plus vous obtenez rapidement un verre de protection prêt pour la production qui réussit les essais IK10.

Questions fréquentes