Liants inorganiques : où en est la R&D de CTIF ?

L’évolution de la réglementation environnementale au niveau européen a conduit, depuis quelques années, les fournisseurs de liants à développer de nouveaux produits inorganiques, à base de silicate de sodium, auxquels on attribue l’avantage de ne pas émettre de COV durant les processus de fabrication, et de permettre la production de pièces (notamment en alliage d’aluminium) de meilleure qualité.

En 2015, CTIF a adapté les installations de noyautage de sa fonderie à Sèvres pour tester les procédés utilisant des liants inorganiques. Un premier projet a permis de vérifier les performances techniques et environnementales de différents produits. Une partie des résultats a été présentée aux fondeurs en septembre 2016, dans le cadre des J’Tech CTIF. 

Les résultats du projet CTIF clôturé en mars 2017 

Les travaux effectués ont permis de confirmer une partie des avantages avancés par les fournisseurs de liants inorganiques, mais ont aussi mis en évidence différentes problématiques liées à la production des noyaux et des pièces (testées en aluminium), et la nécessité de prévoir des adaptations du processus de fabrication par rapport aux procédés organiques actuels.

De façon très synthétique, les deux tableaux ci-dessous résument les principales tendances entre procédé organique et procédé inorganique, à l’usage, et vis-à-vis de la régénération. 

Les principaux verrous qui restent à lever

• Par rapport au processus de fabrication

L’utilisation des sables inorganiques nécessite des  adaptations du processus de fabrication des noyaux et des pièces, notamment au niveau des moyens et des opérations suivantes :

• Sablerie,
• Machine à noyauter,
• Outillages,
• Déboitage,
• Manutentions et transport,
• Stockage,
• Remmoulage,
• Décochage et dessablage des pièces coulées,

• Par rapport aux émissions de COV lors de la coulée (dans le cas des pièces en aluminium) 

L’utilisation de noyaux inorganiques réduit nettement l’émission de COV lors de la coulée des pièces. Les procédés inorganiques seront clairement au rang des solutions qui pourront revendiquer d’être mises en avant pour répondre à l’évolution de la réglementation environnementale au niveau européen.

• Par rapport à la régénération (test de recyclage de sable inorganique décoché) 

Des essais de traitement thermomécanique de sable à liant inorganique issu du décochage ont permis d’obtenir des propriétés physiques proches du sable neuf, mais les propriétés chimiques se sont fortement détériorées avec des caractéristiques mécaniques des noyaux fabriqués avec le sable traité, qui sont restées inférieures aux objectifs.  Les conditions pour une régénération efficace des sables inorganiques restent donc à étudier.

Les suites de R&D envisagées

Les principaux verrous techniques restant à lever pour permettre l’utilisation efficace en conditions industrielles des procédés inorganiques (dans un 1^er temps en fonderie d’aluminium), sont :

• Les adaptations process et la maîtrise du recyclage des sables issus de ces procédés
• La maîtrise des paramètres physico-chimiques et leur contrôle (avant et après traitement)
• Les suivis à mettre en place pour maîtriser la qualité des pièces produites

A partir d’octobre 2016, CTIF a mené différentes actions de prospection pour faire la synthèse de l’état de l’art et consolider le besoin industriel et les axes prioritaires concernant le développement des nouveaux procédés de noyautage inorganiques. Sur la base de cet état des lieux, CTIF lancera au second semestre 2017 un nouveau projet centré sur les verrous techniques restant à lever. Des collaborations seront mises en place avec les fondeurs pour que les développements mis en place dans le projet répondent à leurs besoins et leur permettent d’anticiper des évolutions qui pourront être stratégiques dans le choix de leurs futurs moyens de production.

Contact : Jean-Bernard Virolle