Gifa 2019 N° 6 : Une transition écologique et énergétique qui s’accélère

Les enjeux environnementaux, énergétiques et d’éco-efficience étaient à nouveau très présents sur l’édition 2019 du salon de la GIFA, et tout autant sur les salons voisins THERMPROCESS, METEC & NEWCAST. Retour sur quelques mises en avant remarquables où l’ ‘’Overall Equipment Effectiveness (OEE)’’, passe par des solutions de plus en plus éco-responsables.

C’est en premier dans les baselines des exposants que la transition écologique et énergétique ressort comme une priorité. A titre d’exemple, Bühler sous la baseline «Die Casting that Conserves Energy and Resources » nous rappelle que le process, au delà de sa performance technique, doit désormais faire la preuve de son éco-efficience : contrôle des ressources, maîtrise des énergies, pérennisation des matériels.

Le rétrofit des machines fait partie de ces enjeux, avec là aussi de nouvelles propositions des constructeurs. Disa par exemple propose pour ses lignes de moulage, un nouveau « pack » Equipment Modernisation Packages (EMPs) proposé pour améliorer la performance des lignes de moulage existantes et leur durée de vie sans nécessiter l’investissement dans une nouvelle ligne. StrikoWestofen, de son côté, propose avec son approche « Connected Foundry », de rétrofiter les fours existants en termes de connectivité, pour améliorer leur pilotage –et donc leur efficacité énergétique-, avec le leitmotive « It’s time to connect ».

C’est aussi l’efficacité énergétique que visent sans ambiguité de nouvelles conceptions issues de fabrication additive [plus détail dans MetalNews Octobre 2019]. On peut rappeler dans le domaine deux exemples très probants présentés sur le salon THERMPROCESS :

• Chez Saint Gobain AM, Céramiques industrielles, avec la conception et production en fabrication additive 3D de brûleurs céramiques, Amasic 3D^TM (figure 1), à partir de carbures de silicium, utilisés pour un gain de 80% sur l’efficacité du brûleur, par sa seule conception 3D,
• Chez GH Inducteurs, avec des inducteurs 3D issus de fabrication additive(figure 2), poussant à l’extrême les possibilités et le potentiel de la 3D, sur des applications de chauffe industrielle… « Join the Revolution ! ».

Figure 1 – Brûleur céramique Amasic-3DTM (Saint Gobain AM)

Figure 2 – Plateau d’inducteurs issus de FA 3D (GH Inducteurs)

C’est ensuite au niveau des produits de fonderie que l’approche écologique reste très présente [plus détail dans MetalNews juillet et octobre 2019].

Dans le domaine des liants, on citera évidemment la mise en avant du passage en production des liants inorganiques (IOB), avec la présentation notamment :

• de l’ICP (Industrialization of Core Printing), fruit de la collaboration VoxelJet, Loramendi et AskChemicals. Les 3 partenaires ont présenté 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 la base du produit Inotec 3D de AskChemicals, revendiquant du « Zero-Emission » de la production au stockage et à la coulée des noyaux), sur ligne de moulage, avec le lancement série chez BMW  (100 000 p/an, 5 lignes à venir). 
  

  Figure 3 – Annonce de l’ICP (VoxelJet, Loramendi, AskChemicals)

• de la démonstration par Hüttenes Albertus du passage en série des IOB 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,
• de la coopération également avec Brembo sur le développement de liants inorganiques (solution Cordis) en fonderie ferreux appliqués sur disques de frein, sur le point de passer en série (haut de gamme).

ASK Chemicals, met aussi en avant le liant ECOCURE BLUE qui 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.

Avec ses produits LFS (Low-Formaldehyde Systems), ASK Chemicals vise la réduction des émissions de formaldehydes dans les fumées (à réduire à 5 mg/m3 pour 2020), avec l’association du liant ECOCURE BLUE, de l’enduit MIRATEC et de l’additif VEINO (figure 4).

Figure 4 – Systèmes LFS pour boîte froide (AskChemicals)

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.  

De son côté, ExOne présentait ses machines 3D sable travaillant sur résines inorganiques : S-MAX Pro™  & S-Print.

En termes de process l’innovation peut aussi venir des PME. On rappellera ici le concept breveté inédit de boîte à noyaux (figure 5) 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 revendique :

– Des temps de cycle réduits jusqu’à 33%,
– Une consommation d’énergie réduite,
– La suppression des opérations de post cuisson.

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

Figure 5 – Nouveau concept de boîtes à noyaux (brevet Advanced Core Solutions)

Des projets démonstratifs, dédiés à l’éco-efficience.

Le Fraunhofer IFF (Institute for Factory Operation and Automation) présentait le projet ETAL (Entwicklung neuer Technologien, Anlangenkomponenten und Logistik), projet « foundry 4.0 » porté par un consortium de 4 partenaires : Fraunhofer IFF, Promeos, LGL LeichtmetallgieBerei et l’Université de Magdebourg. Le projet présente un nouveau concept d’énergie et de logistique de production, avec une conception en rupture autour des installations de fusion, transfert et maintien de l’alliage liquide en fonderie aluminium. La solution se base sur 2 innovations : une nouvelle conception de système de chauffe des poches de métal, et le remplacement du cycle usuel fusion/ versement/transfert puis maintien, par une seule étape fusion et maintien, via un système de fours de distribution totalement mobiles. La chauffe des poches par flamme ouverte est remplacée par une chauffe homogénéisée par gaz porteur (figure 6), sans point chaud, avec récupération d’énergie, et une mobilité inédite des fours. Les économies d’énergie revendiquées sont de l’ordre de 60%, soit 300€ par tonne d’aluminium. La solution testée en 2019 dans une fonderie aluminium en Allemagne sera mise sur le marché dès 2020. Une simulation en réalité augmentée à découvrir via le lien mis en ligne.

  Figure 6 – Chauffe de poche homogénéisée par gaz porteur (projet ETAL)

QR Code Projet ETAL

Dans un autre registre, Cavenaghi, fournisseur de résines et d’enduits de fonderie, hébergeait sur son stand  (là aussi en avant première) le projet NEFERTUM, en cours de test dans une fonderie italienne, visant la réduction des émissions de polluants via un système spécifique de traitement des fumées. Le processus chimique en cours de test dans une fonderie fonte à Modène a été développé en collaboration avec le Centre National de Recherche de Bologne, et propose une solution sous forme de boitier insérable en l’état sur le système de captation des fumées, avec de premiers résultats concluants sur l’abattement des émissions et odeurs.

De la maîtrise des énergies à la maîtrise des émissions, l’enjeu sur les procédés et les produits est aujourd’hui d’être toujours plus éco-efficient.

Pour toute question relative à la transition écologique et énergétique, n’hésitez pas à contacter Frédéric Aldin, Expert Environnement chez CTIF.