Gifa 2019 : Focus sur les innovations en moulage et noyautage sable

« The Bright World of Metals » (GIFA, METEC, THERMPROCESS & NEWCAST) a réuni fin Juin 2019 à Düsseldorf sur 5 jours de Salon, 2 360 exposants et 72 500 visiteurs venus du monde entier, autour de 4 thématiques clés pour la métallurgie et la fonderie :

• La digitalisation,
• L’automatisation,
• Les solutions de fabrication additive,
• L’éco-efficience.

Avec la notion d’efficacité totale reprise par de nombreux exposants, l’ ‘’Overall Equipment Effectiveness (OEE)’’, grâce à une exploitation optimale des données (IoT, Big Data,données temps réel, machines connectées, Cloud, numerical twin…) vise une production optimisée pour les clients et pour les opérateurs.

Dans les différents numéros à venir de MetalNews Special Gifa, nous aborderons :

• L’approche digitale sur les produits et la production,
• Les apports de la fabrication additive,
• Les innovations et évolutions en moulage et noyautage sable,  
• Les innovations et évolutions en FA métal et métallurgie des poudres,
• Les innovations process présentées notamment par des PME,
• Les contrôles et la mesure des produits,
• Les développements au niveau des alliages et matériaux,
• Les développements au service de l’éco-efficience,
• Les développements de nouveaux services en ligne,
• Les développements au niveau des produits et matériels de fonderie,
• Les approches numériques et la simulation.

Nous aborderons ici les innovations et évolutions en moulage et noyautage sable :

A la fois client et producteur, Bosch Rexroth présentait les avantages de la FA 3D Sable, mis en œuvre avec le procédé Exone, avec 2 machines intégrées : une machine S-Print et une machine S-Max permettant des dimensions jusqu’à 1m80 par 1m par 700mm. Démonstration avec l’un de leurs plus grands noyaux, réalisé en 18 heures (21 heures pour la boîte complète). Le procédé vient en complément des procédés usuels (Croning, Coldbox) et permet les géométries complexes, sur développements, prototypes, petites séries.

Voxeljet de son côté, après les résines furaniques (ODB, Organic Direct Binding) et phénoliques (PDB, Phenol Direct Binding), propose sa solution IOB en inorganique (IOB, InOrganic direct Binding) avec la mise en avant de la machine VJET X, qui sur la base de la VX1000 (1,000 x 600 x 500 mm) , propose –et c’est le point clé – un passage de couche inférieur à 5 secondes, soit une cadence de production multipliée par 10 par rapport à la génération précédente (capacité à imprimer 180cm³ toutes les 5 secondes).  Mais le scoop pour cette GIFA est la présentation de l’ICP (Industrialization of Core Printing), fruit de la collaboration VoxelJet, Loramendi et AskChemical. Les 3 partenaires présentent ici en avant-première (sur le stand de Loramendi), la démonstration d’une production totalement automatisée d’impression 3D de noyaux complexes en inorganique, sur ligne de moulage, qui va, qui plus est, démarrer cette année en série sur application automobile en Allemagne (100 000 p/an). 

Il s’agit ici de la 1^ère démonstration de production en ligne de noyaux totalement automatisée en FA 3D, en inorganique (sur la base du produit Inotec 3D de ASK), et aux cadences de la VJET X. Cette 1^ère démonstration sera chez BMW, qui aurait investi 5 lignes de production.

Les améliorations revendiquées par VoxelJet sont sinon essentiellement les réductions des temps de cycles : 17 secondes par couche au lieu de 65 à 50 sur les procédés en prise à chaud (ils étaient encore à 85 secondes il y a 3 ans), et moins de 5 secondes sur les procédés en prise à froid, grâce à des têtes d’impression plus larges et des cycles optimisés.

Du côté d’ASK Chemicals, les innovations mises en avant sont le liant NOVASET 3D (proposé aujourd’hui en inorganique qui va donc être lancé en production grande série), et le liant ECOCURE BLUE (visant la réduction des émissions de BTX et des taux de phénol dans les sables recyclés).

Présentée en avant-première avec la première production série sur VX1000-S de VoxelJet en collaboration avec Loramendi, la solution est désormais industrielle sur grande série (chez BMW).

Le liant ECOCURE BLUE succède au liant ECOCURE HE pour boîte froide, avec une réduction améliorée des émissions de BTX et des taux de phénol dans les sables recyclés. ECOCURE BLUE peut être utilisé avec tous les catalyseurs du marché, additifs, et qualités de sable associées, et seule la base isocyanate, reste désormais à déclarer, à la différence de la majorité des autres liants.

Clariant pour sa part présentait pour cette GIFA ses produits GekOTM LE+ et EcosilTM LE+, revendiquant une réduction à 90% des émissions de BTEX à partir d’une solution Bentonite + additif carboné. Dans les exemples industriels présentés, des réductions de 25% des taux d’additifs et de 35% des produits générateurs de carbone brillant sont affichés, avec des démonstrations probantes menées sur le site Sept-Fons de PSA et des développements sur les marchés de l’Europe, des Etats-Unis, de la Chine et d’Amérique latine. Les essais pilotes sont menés au centre de recherche Clariant de Moosburg en Allemagne. 

Spécialisé dans les réfractaires, bentonites, sables à vert, et sables spéciaux (hors chromite et zircon), Imerys développe ses capacités sur ses gisements de kerfalite et d’andalousite (un site majeur en Afrique du Sud). Spécialisé pour fonderie sable et cire perdue, Imerys propose également différentes gammes de stuccos, barbottines et réfractaires. 

Hüttenes Albertus (HA) pour sa part, mettait en avant :

• Ses développements sur les liants boite froide dont les solvants aromatiques ont été substitués (réduction des émissions de BTEX), avec des solutions organiques et inorganiques,
• La montée en production des liants inorganiques (IOB), avec une démonstration chez le fondeur chinois KPSNC, sur culasse aluminium en grande série (3.5 millions de pièces par an) après 1,5 ans de co-développement,
• La coopération avec Brembo sur le développement de liants inorganiques (solution Cordis) en fonderie ferreux appliqués sur disques de frein, et sur le point de passer en série (haut de gamme).

De son côté, ExOne présentait plusieurs nouveaux produits dont sa machine S-Max Pro  (10e machine de la marque en Fabrication Additive sable, pour un volume de 1260 litres, avec une vitesse d’impression revendiquée de  135 l/h (18 s/couche)) et a annoncé un nouveau partenariat avec Siemens avec pour cible le développement d’usines d’impression 3D connectées, sous l’initiative “Collaborate. Innovate. Accelerate.” Ce nouveau partenariat avec Siemens va permettre à Exone d’étoffer son portefeuille de solutions en termes de logiciels et de solutions d’automatisation avec le système open cloud IoT de Siemens qui permettra l’exploitation de données en temps réel des machines de FA 3D.

Les machines 3D sable de Exone travaillent en résines furaniques, phénoliques et inorganiques avec 3 séries de machines mises en avant :  S-MAX Pro™  (Furan | CHP | HHP | INORGANIC), S-Print  (Furan | CHP | HHP | Inorganic) et S-MAX  (Furan | CHP).

Dans les innovations, on notera un concept breveté inédit de boîte à noyaux présenté par ADVANCED CORE SOLUTIONS (ACS), permettant de réduire d’un tiers, les temps de cycles (injection et prise des noyaux), sans changer de liant. Le gain est rendu possible via un choix de matériau conducteur pour la boîte à  noyaux, et l’utilisation de la conductivité électrique propre aux liants inorganiques. Le procédé est plus productif, permet une prise plus homogène dans toute l’épaisseur du noyau, tout en conservant tous les autres avantages des liants inorganiques. On arrive ainsi à :

• Des temps de cycle réduits jusqu’à 33%,                           
• Une cuisson homogène dans toutes les zones du noyau,
• Une meilleure tenue au test en flexion,
• Une consommation d’énergie réduite,
•  La suppression des opérations de post cuisson,
• La capacité à de plus grandes épaisseurs (>40mm),
• La réduction de la fatigue par usure des boîtes à noyaux,
• Une technologie adaptable sur des chaînes de production existantes,
•  Une capacité de production augmentée grâce à des temps de cycle plus courts.

Le procédé est nouveau, et de premières démonstrations ont été faites sur ligne de production.

Pour tout complément d’informations sur les innovations Gifa 2019, n’hésitez pas à contacter Jean-Bernard Virolle, Responsable du Pôle Expérimentations et Essais.