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Comment évoluent les grandes excavatrices ?
20 novembre 2024
Dans l'industrie des machines de construction, peu de « petits frères et sœurs » reçoivent autant d'attention que les mini-pelles mais, comme le rapporte Mitchell Keller , l'innovation abonde dans les modèles moyens et grands.
Les pelles compactes se vendent mieux que leurs homologues plus grandes (par une marge importante), et ce depuis des années ; en 2023, 365 000 mini-pelles ont été vendues dans le monde pour une valeur de plus de 12,5 milliards de dollars américains, selon le cabinet de conseil en construction Off-Highway Research (OHR).
OHR estime que les ventes de mini-pelles hydrauliques en Amérique du Nord ont augmenté de 133 % entre 2014 et 2023, tandis que la gamme de 6 à 12 tonnes représentait environ 33 % de la part de marché régionale en 2023 (contre seulement 2,6 % il y a dix ans). Les taux de croissance des ventes sont similaires sur d'autres grands marchés d'équipements de construction comme la Chine et l'Europe.
Ces données sont impressionnantes, mais pourquoi les petites machines devraient-elles être les seules à recevoir autant d'attention ? Si les machines de taille moyenne et de grande taille ne déplacent pas autant d'unités, les excavatrices de plus gros tonnage continuent de se moderniser au même rythme que le reste de l'industrie. Et, avec le volume mondial des mégaprojets en hausse, la demande pour ces machines ne va pas diminuer.
Plus c'est gros, mieux c'est
Les Mini évoluent dans des environnements urbains et des espaces confinés, ce qui explique leur popularité ces dernières années, alors que les grandes métropoles investissent des sommes historiques dans le logement et les infrastructures.

Mais les excavatrices midi et maxi (10 tonnes et plus) brillent dans les environnements les plus difficiles du monde ; les applications idéales pour les excavatrices de 10 tonnes et plus comprennent les sites éloignés, les mines, les carrières et les régions où le climat et les températures atteignent des extrêmes.
C'est précisément ce que le constructeur britannique JCB avait à l'esprit lors du développement de sa pelle 370X, qui a été lancée cette année. JCB, l'un des fabricants de pelles les plus connus sur le marché européen, a déclaré que sa nouvelle machine était sa plus grande pelle sur chenilles de la série X à ce jour - elle a lancé la gamme de la série X en 2018.
Il pèse jusqu'à 40 tonnes et est équipé d'un moteur diesel Cummins L9 à six cylindres de 8,9 litres développant jusqu'à 240 kW ou 322 ch à 1 700 tr/min. Son système hydraulique utilise des pompes Kawasaki et un bloc de soupapes KYB de nouvelle génération.
JCB a souligné que la météo était un élément essentiel pris en compte lors du développement de la machine. « La 370X est conçue pour fonctionner dans les environnements les plus difficiles et a été rigoureusement testée pour fonctionner de manière optimale, quel que soit le climat », explique l'entreprise.
Il est également doté d'un contrepoids plus lourd pour une stabilité accrue, de structures plus grandes pour faire face à des forces supplémentaires, de diamètres de tuyauterie de service accrus et de pressions hydrauliques accrues pour plus de puissance à l'extrémité du creusement.
La taille du 370X se traduit également par une productivité accrue : selon les tests de JCB, le 370X peut déplacer 4,5 tonnes de matériaux de plus par litre de carburant et 86 tonnes de matériaux de plus par heure que ses concurrents. Le diamètre du godet de l'unité a également été augmenté jusqu'à 100 mm avec un accessoire, ce qui pourrait également être bénéfique pour les travaux de démolition plus importants.
Augmenter la productivité
Les machines électriques gagnent également en taille et pénètrent de nouveaux marchés. Volvo Construction Equipment (Volco CE), une société basée en Suède, a lancé sa pelle électrique EC230 au Japon en mai, après l'avoir commercialisée en Amérique du Nord et en Europe.
Volvo CE estime que l'EC230 est désormais la « plus grande pelle électrique disponible au Japon ». Le lancement commercial dans le pays était stratégique, a déclaré Shoji Isamu, responsable du marché japonais chez Volvo CE, en évoquant les facteurs moteurs du marché des pelles midi électriques.
« Il existe un intérêt considérable de la part des clients japonais pour les machines de construction électriques qui produisent zéro émission », dit-il, notant que les concessionnaires et les utilisateurs finaux ont besoin « d'options durables qui répondent aux besoins du marché japonais ».
Initialement, cinq EC230 ont été livrés pour le marché de la location, deux étant déjà prévus pour être utilisés dès le lancement et un sixième devant être commandé pour un « grand entrepreneur » travaillant sur plusieurs projets.
Et parmi les plus grandes des grandes excavatrices se trouve l'excavatrice minière hydraulique PC9000 de Komatsu pour les applications de surface.
Développé par Komatsu Germany Mining Division (KGM) et SMS Equipment (une filiale de Sumitomo Corporation basée au Japon), Komatsu a déclaré à propos du nouveau modèle : « Le PC9000 est conçu pour augmenter la productivité, les performances et l'efficacité sur le site minier. Il est optimisé pour s'adapter aux tailles de camions miniers 830E à 980E de Komatsu, améliorant les temps de cycle et réduisant le coût global par tonne de matériau déplacé. »
La première machine a été livrée à la mine de boues de sable bitumineux de Fort Hills en Alberta, au Canada, une exploitation de Suncor, avec 23 des 980 camions de Komatsu. L'entreprise énergétique canadienne Suncor a déclaré que le site extrait 194 000 barils de matériaux par jour et a une espérance de vie jusqu'en 2068.
Le gigantesque PC9000 de Komatsu comprend un godet plus grand et des forces de creusement élevées, installées pour améliorer l'efficacité et les temps de cycle.
Mise au point de la technologie et de la puissance
Les fonctionnalités autonomes telles que l’assistance au classement, les nouvelles technologies de détection et de caméra et la télématique sont déjà devenues la norme pour la plupart des machines nouvellement commercialisées.
Dans les années à venir, le perfectionnement des systèmes de contrôle électrohydraulique, les fonctions d'automatisation et l'introduction de davantage de possibilités de fonctionnement à distance constitueront les prochaines avancées pour les excavatrices de construction.
Le système de commande à distance Cat Command de Caterpillar est un exemple de la manière dont la technologie peut permettre aux opérateurs de sortir de la cabine et de continuer leur travail, ce qui pourrait être particulièrement bénéfique lors de travaux de creusement autour de services publics ou d'infrastructures souterraines.
L'entreprise a présenté une excavatrice à distance au centre de formation et de recherche Caterpillar d'Edwards, dans l'Illinois, aux États-Unis, lors des journées annuelles de technologie et de construction de l'entreprise.

« C'est super simple », explique l'opérateur lors d'une démonstration en intérieur chez Edwards, debout avec un « boîtier ventral » Cat Command autour du cou. C'est l'appareil qu'il utilise pour contrôler une excavatrice Cat 308, qui se trouve à environ 10 m devant lui.
« Lorsque je passerai en mode creusement, ce sera exactement comme si j'étais dans la cabine », ajoute-t-il. « La main droite sera mon godet et ma flèche, et ma main gauche sera mon oscillation et mon manche� c'est très familier. »
Caterpillar a également lancé Cat Grade avec 3D pour excavatrices, qui permet aux opérateurs de niveler des conceptions complexes sur plusieurs machines à l'aide de la technologie GNSS et du guidage de positionnement RTK (cinématique en temps réel). Il est compatible avec les principales sociétés de topographie et de numérisation telles que Trimble, Topcon et Leica.
Energie alternative
Les innovations technologiques stimulent également l'industrie des excavatrices et Liebherr ne laisse rien au hasard.
« Les technologies de conversion d'énergie comprennent un programme complet de moteurs et d'entraînements hautement efficaces, dont certains sont développés et produits par Liebherr lui-même : moteurs à combustion conventionnels, moteurs à combustion à hydrogène, moteurs électriques, piles à combustible, batteries ou entraînements hybrides », explique Marc Wiedemann de Liebherr Kirchdorf à International Construction .
Chaque technologie a ses forces et ses faiblesses, et chacune nécessite une infrastructure spécifique, explique-t-il. Cela signifie que chacune est adaptée à différents types d'application.
« Dans un avenir proche, il n’existera pas de technologie d’entraînement universelle pour des domaines d’application hétérogènes tels que les engins de chantier et les grues », ajoute Wiedemann.
« Au contraire, plus la technologie d’entraînement, l’application et la région d’utilisation sont harmonisées avec précision, plus grande est la contribution à la création de valeur pour le client et à la neutralité climatique. »

Certaines avancées technologiques permettent d'illustrer les besoins de la machine, un élément essentiel pour gérer une flotte robuste avec de nombreuses pièces de travail. Chez XCMG, fabricant chinois d'équipement d'origine, la pelle hydraulique XE690DK dispose de capacités de surveillance supplémentaires qui, selon l' entreprise, peuvent améliorer la sécurité et l'efficacité.
« La machine est équipée d'un système de contrôle intelligent de détection de température indépendant, qui optimise le contrôle de la température du fluide, réduit le bruit et améliore l'efficacité globale », explique le constructeur. « De plus, le système de gestion intelligent de la machine, qui intègre la technologie IoT et une application mobile pratique, permet de surveiller en temps réel l'état de la machine, garantissant ainsi la sécurité et l'efficacité opérationnelles. »
Des cabanes dans lesquelles vous pouvez vivre
Le plus grand changement survenu au cours de la dernière décennie en ce qui concerne les excavatrices est peut-être leur confort actuel.
Les composants électrohydrauliques ont réduit les exigences physiques de l'opérateur sur le joystick, tandis que certaines fonctionnalités autrefois luxueuses comme la climatisation et les sièges ergonomiques deviennent la norme chez la plupart des grandes marques.
L’une des principales raisons de cette situation est la pénurie mondiale de main-d’œuvre, notamment parmi les conducteurs de machines lourdes. Alors qu’une grande partie de la main-d’œuvre part à la retraite, le secteur constate que de moins en moins de membres des jeunes générations s’intéressent à cette profession.
Jason Hurdis, un professionnel du marché mondial chez Caterpillar, explique à International Construction que le confort de la cabine est une priorité absolue pour l'entreprise. En mai, lors d'une démonstration en plein air dans les installations de Caterpillar à Edwards, en pleine chaleur estivale, Hurdis admet avoir transpiré pendant qu'il racontait la démonstration alors que les opérateurs « étaient dans la climatisation » à l'intérieur des cabines des excavatrices « se moquaient de moi avec mon casque ».
Hurdis est cependant dans le coup : il s'agit d'années de travail pour développer de nouvelles cabines qui portent leurs fruits, et il accueille favorablement les taquineries des opérateurs car cela signifie qu'ils apprécient leur travail.
Hurdis ajoute que des changements simples comme l'amélioration de l'éclairage LED et l'accès à la commande radio (pour permettre aux opérateurs de jouer leur propre musique) sont petits sur le papier mais énormes pour les travailleurs.
« L'opérateur arrive à 6 heures du matin et ne sort pas de la cabine avant 16 ou 17 heures », explique Hurdis. « Plus nous pouvons rendre la cabine confortable (sièges inclinables, climatisation, bonne visibilité), moins il sera fatigué. »
Le constructeur chinois LiuGong a déclaré à International Construction qu'il mettait également l'accent sur la sécurité et les améliorations de la cabine. La cabine de la 925FCR comprend sept nouvelles fonctionnalités disponibles en usine, notamment un essuie-glace parallèle (pour les scénarios à forte poussière), une nacelle inclinable pour faciliter l'accès et la sortie des opérateurs, un écran de 10,1 pouces qui offre une visibilité à 360 degrés, des ports de charge USB A et C, un système audio et une radio améliorés, des sièges améliorés et des réglages hydrauliques.
« Le système électrohydraulique assure une communication rapide entre les joysticks, les pompes et les valves, ce qui permet un contrôle précis sur toute la plage de puissance », explique LiuGong. « De plus, LiuGong a désormais ajouté la possibilité pour les opérateurs de régler les priorités hydrauliques, la réponse hydraulique et la sensibilité des joysticks. »
Faire progresser chaque détail
Même si le fonctionnement à distance, l'assistance de qualité 3D et les systèmes électrohydrauliques peuvent sembler être une technologie de pointe (et ils le sont), les excavatrices existent depuis longtemps et bon nombre de ces fonctionnalités technologiques majeures existent également.
Même si ces éléments ont atteint aujourd'hui un niveau impeccable, Justin Steger, responsable marketing produit pour la division excavatrices de John Deere, affirme que son équipe s'efforce de ne pas négliger certains éléments de base.
En faisant référence aux modèles d'excavatrices 210 à 380 de Deere dans sa nouvelle série P (par rapport à sa précédente série G), Steger affirme que l'équipementier découvre encore des innovations de conception et d'accès qui peuvent améliorer la productivité sans puce informatique ni technologie émergente.

« Nous avons simplifié le graissage des joints en général, mais plus particulièrement celui du joint entre le godet et le joint à rotule », explique Steger. « Nous avons un canal de graissage qui part du centre vers l'extérieur, et l'idée est de pouvoir envoyer de la graisse du milieu vers l'extérieur, ce qui va éliminer la saleté et les débris et éliminer toute usure accélérée des bagues de ce joint. »
Steger indique que Deere a également renforcé sa bague de chapeau supérieur déjà robuste et sa goupille renforcée pour le joint entre le bâton et le godet.
« Entre la bague plus dure, la goupille plus dure et le joint plus étanche, nous constatons une durée de vie deux à trois fois supérieure à celle de la conception précédente de la série G de ce joint », ajoute Steger.
Des composants aussi simples que des ventilateurs � pour le refroidissement du moteur, des pièces hydrauliques et électriques � ont été repensés par Deere, et Steger affirme que les résultats ont inspiré des bricolages plus avancés.
« Nous avons remplacé les ventilateurs hydrauliques de la série G par des ventilateurs de refroidissement électroniques à la demande sur la série P », explique-t-il. « Nous constatons en réalité une économie de carburant d'au moins 7 %, voire plus de 10 %, selon l'application. »
Selon Steger, tous ces ajustements se résument à un seul et même souhait : créer de la valeur pour les propriétaires et les utilisateurs finaux. « Chaque fois que nous pouvons libérer de la puissance, réduire la charge du moteur, nous en récoltons les fruits, et nos clients en récoltent les fruits en termes d’économies de carburant », déclare-t-il.
Il faudra peut-être quelques années avant que les excavatrices de plus grande taille ne fassent un bond de géant en matière de technologie de carburant, mais d'ici là , l'industrie semble déterminée à tirer parti des gains d'efficacité des excavatrices modernes.
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