Technologies

K 2016 présente une incroyable diversité
d’applications innovantes et de produits complexes
Pleins feux sur quelques technologies très tendance : matériaux
conçus sur mesure, efficacité des ressources, production zéro défaut,
procédés de fabrication additive et numérisation
Il n’existe aucun autre salon professionnel au monde en dehors du salon K
de Düsseldorf sur lequel on peut voir réunis, en aussi grand nombre et à
aussi haut niveau, les matériaux polymères ainsi que les machines, les
technologies et les outils pour la transformation du plastique et du
caoutchouc. Nulle part ailleurs ne sont présentés des applications aussi
diverses et variées et nulle part ailleurs des produits aussi complexes et
d’une telle qualité. C’est à juste titre que Werner Matthias Dornscheidt, PDG
de Messe Düsseldorf, parlait du dernier salon de 2013 comme de la « plus
grande usine de plastique du monde ». Véritable vitrine de la performance
de l’industrie mondiale du plastique, K fera à nouveau le tour de l’ensemble
des technologies et des dernières évolutions en 2016.
Des matériaux conçus sur mesure, en fonction de leur utilisation
Depuis le milieu des années 1990, mis à part quelques bio-polymères, on
n’a plus vu aucun nouveau polymère accéder à l’échelle industrielle. C’est
pour cela qu’aujourd’hui, dans les activités de l’industrie des matériaux,
l’accent est mis sur la modification et la fabrication additive ainsi que sur
l’ajout de nouvelles fonctionnalités aux polymères bruts pour obtenir des
mélanges sur mesure pour certaines utilisations ou propriétés. Actuellement,
les axes de travail majeurs concernent les autorisations pour le contact avec
les produits alimentaires ou l’eau potable et en tant que produit médical, la
stabilité chimique, par ex. par rapport à des produits cosmétiques ou
chimiques, ainsi que la stabilisation par rapport à des températures
d’utilisation prolongée ou de pointe toujours plus élevées, comme dans
l’électronique ou l’éclairage. En plus de la conductibilité thermique réglable,
il est souvent également demandé des conductibilités électriques ou des
résistances électriques réglables. Il en va de même pour le caoutchouc : les
fabricants font preuve d’un grand savoir-faire dans la composition de leurs
mélanges, pour obtenir les homologations pour l’eau potable ou des
propriétés ignifuges. L’utilisation de caoutchouc à proximité de moteurs à
combustion nécessite une résistance à des températures d’utilisation
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prolongée et de pointe toujours plus élevées ainsi qu’à des milieux agressifs.
D’autres produits très demandés, non seulement par les constructeurs de
véhicules électriques, sont des pneumatiques avec une bonne efficacité
énergétique, capables d’améliorer la tenue de route et de diminuer la
résistance au roulement.
De nouveaux défis apparaissent avec l’utilisation plus efficace
des ressources
Si la société demande aujourd’hui une gestion plus consciente et
responsable des ressources non renouvelables ainsi qu’une réduction de
leur consommation, cela relève aussi souvent d’une nécessité économique.
Pour cela, il faut économiser l’utilisation des matériaux, et donc aussi des
plastiques. La première étape sur la voie d’une production plus efficace
consiste souvent à concevoir le produit final en pensant dès le départ aux
matériaux et procédés de fabrication appropriés.
La diminution de la consommation énergétique des machines pour
plastiques a, elle aussi, bien progressé. Mais les constructeurs de grosses
machines pour la plasturgie, notamment de presses d’injection et d’autres
presses, d’extrudeuses et de machines de moulage par soufflage,
parviennent malgré tout encore à trouver de nouveaux potentiels pour
réduire l’utilisation des ressources. Ils se rapprochent de plus en plus des
limites de la physique, et minimisent la dépense d’énergie nécessaire pour
la fusion des granulés. L’outil d’évaluation de la consommation énergétique
des machines, Euromap 60, offre déjà aux plasturgistes une bonne
transparence sur le sujet. Et là où l’on ne peut éviter une utilisation massive
d’énergie, les constructeurs de machines ont mis au point des composants
pour récupérer l’énergie libérée, par ex. lors du freinage des mouvements de
machines, et la stocker provisoirement pour d’autres commandes
d’entraînement. Les dispositifs de récupération de chaleur associés à la
technique industrielle sont désormais standards, tout au moins dans
l’aménagement de nouvelles usines, et ont déjà été installés en complément
d’équipements existants dans de nombreuses exploitations.
Les constructeurs de machines et d’appareils ont désormais reconnu qu’une
meilleure efficacité des matériaux et une plus grande disponibilité pour les
plasturgistes ont souvent un plus fort impact sur la rentabilité que quelques
pourcentages de moins dans la consommation d’énergie. Même si l’idée de
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la réduction de la dépense énergétique continue parfois de dominer la
communication, ce sont les solutions pratiques pour réduire les temps de
réglage de l’outillage qui sont particulièrement demandées à l’heure
actuelle : des systèmes à serrage rapide, des dispositifs de changement
rapide, des solutions avec adaptateurs et des systèmes qui reconnaissent
automatiquement l’outil qui vient d’être monté. Tous ces dispositifs
permettent d’améliorer la disponibilité et la flexibilité de production en même
temps. Cela vaut autant pour le moulage par injection du plastique que du
caoutchouc, car les constructeurs de machines pour caoutchoucs ont, eux
aussi, fini par améliorer la flexibilité de changement par commande,
augmenter le degré d’automatisation de leurs équipements et introduit plus
de transparence dans les procédés de transformation. A l’instar de la
technique à canaux chauds pour le moulage par injection des
thermoplastiques, la technique à canaux froids permet de plus en plus
souvent des économies de matière première pour le moulage par injection
des élastomères.
La production zéro défaut reste un objectif très important
De nombreux plasturgistes visent une production zéro défaut, sans
gaspillage de matière première onéreuse. Il existe une multitude de
systèmes à cet égard, dans l’extrusion par ex. : la production sans bords et
l’optimisation automatique de la tolérance d’épaisseur des feuilles, plaques
et profilés en plastique ou des joints en caoutchouc pour la réduire à un strict
minimum. A cela viennent s’ajouter des stratégies pour empêcher la
production de produits défectueux : réalisation de simulations avant de
lancer la production et analyse des données actuelles pendant le processus.
Là où l’on peut reconnaître les pièces manquées dès qu’elles apparaissent,
comme c’est le cas dans le moulage par injection, il existe différentes
stratégies pour séparer les pièces manquées sur la base de critères de
qualité mesurés lors du processus ou déterminés automatiquement. Lorsque
le taux de réussite de la production ne peut être évalué que sur la pièce finie,
les industriels ont de plus en plus souvent recours à des systèmes optiques,
tels que des caméras.
Nulle part ailleurs autant de constructions légères que sur le salon K
Les constructions légères sont essentielles pour diminuer la consommation
d’énergie et de carburant dans le domaine de la mobilité. « Il n’existe en fait
aucune application réalisée à partir de plastiques qui ne soit pas une
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construction légère », constatait récemment Christian Hopmann, professeur,
ingénieur de formation, au regard du poids peu élevé et de la performance
des plastiques. Pourtant, les constructeurs de machines, les fabricants de
plastiques et de charges de renfort, les instituts et les plasturgistes
continuent de chercher des procédés stables pour la fabrication en grande
série de composants légers, surtout dans le domaine de la mobilité – pour
des applications dans l’industrie automobile, l’aéronautique et d’autres
activités industrielles.
Il est possible d’associer, quasiment à l’infini, les procédés spéciaux, surtout
dans la technique de réaction et d’injection par moulage, autant d’initiatives
qui aplanissent la voie vers des procédés adaptables en série, par ex. pour
la production de composants légers. Bien qu’il existe de nombreuses
conférences organisées dans le monde entier sur le sujet de la construction
légère ou des matériaux renforcés par des fibres, nulle part ailleurs en
dehors du salon K de Düsseldorf il n’est montré, en un même lieu, autant de
possibilités pour la fabrication rapide et sûre de composants au poids
optimisé, obtenus à partir de fibres de renfort et d’un plastique servant de
matrice.
On peut y voir des produits hybrides en métal et plastique et toutes formes
d’association
de fibres
et
de matrices
plastiques.
Des matrices
thermoplastiques, thermodurcissables, bio-sourcées et en polyuréthane sont
associées à des fibres de verre, de carbone, ou d’autres fibres naturelles ou
de synthèse pour répondre aux exigences et aux attentes actuelles de très
nombreuses applications. Des fibres de renfort jusqu’aux machines et outils
nécessaires pour un processus qui est souvent en plusieurs étapes, en
passant par la manutention automatique de matériaux de renfort flexibles,
de nombreux partenaires de la chaîne de création de valeur sont souvent
impliqués dans les cellules d’usinage des constructions légères. Les
matériaux doivent répondre à des exigences concernant le caractère
ignifuge des matrices utilisées, l’adhérence des fibres et de la matrice, en
offrant des propriétés mécaniques plus élevées et une meilleure plasticité.
De nouvelles opportunités avec l’accompagnement numérique
de la production
L’accompagnement de la production par des solutions numériques, souvent
évoqué sous le terme « Industrie 4.0 », offre aux plasturgistes la possibilité
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d’interpréter les données de leur propre production et d’en retirer des
informations utiles et des constats concrets. Les efforts déployés par les
constructeurs de machines et les développeurs de logiciels pour proposer
aux plasturgistes de telles offres seront plus visibles que jamais à K 2016.
Selon toute probabilité, il y sera présenté de nouveaux concepts pour un
démarrage encore plus rapide de la production et pour une plus grande
flexibilisation, tout comme des produits pour la maintenance préventive,
l’approvisionnement des pièces détachées et l’assurance qualité. A long
terme, les données obtenues lors de la production pourront aussi être
utilisées ultérieurement pour mieux adapter les moyens de production –
machines, robots et outils – aux exigences réelles de l’exploitation au
quotidien, ainsi que pour construire ces moyens de production en répondant
encore mieux aux attentes.
Grâce à la numérisation, l’amélioration des processus dans l’usine permet
théoriquement aussi d’augmenter l’efficacité en production : la conception de
la pièce moulée, la construction et les propriétés des matériaux, associées
aux possibilités qu’offrent la technique de l’outillage et les connaissances
tirées des pratiques de transformation, peuvent être plus facilement et mieux
coordonnées à la gestion des processus et à l’équilibrage de la température.
D’où l’importance de la simulation aujourd’hui, avec des retours d’expérience
intensifs entre la production et le développement. Dans l’ensemble, de
nombreux sous-traitants répondent à la demande d’une plus grande
transparence dans la production et les processus, avec une plus forte
intégration des technologies de l’information et de la technique de production
classique.
La fabrication de produits en plastique en toutes petites séries
La minimisation du stockage et la demande d’une réactivité à court terme et
à tout instant entraînent la nécessité de produire des séries toujours plus
petites. Suite à une présentation sur le salon K 2013, de nombreux
plasturgistes ont pris conscience de l’intérêt de la fabrication additive directe
pour la production de pièces en plastique à partir de thermoplastiques. Même
si ces procédés de fabrication additive sont encore limités aux
thermoplastiques amorphes et qu’il n’est pas encore possible d’obtenir des
matières de charge et de renfort, ils stimulent la réflexion sur le sujet, d’autant
plus que le goût des consommateurs et les produits à la mode ont tendance
à changer à toujours plus court terme et que l’individualisation des produits
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plastiques pose de nouveaux défis à l’industrie. Cela améliore d’une part les
chances de voir apparaître la production sans outils de produits en toutes
petites séries, et augmente d’autre part l’intérêt à l’égard du changement
rapide d’outillage dans les processus standards connus, comme le moulage
par injection. Dans ce domaine, l’efficacité des changements de produits est
de plus en plus souvent améliorée avec des systèmes de changement rapide
d’outillage et de supports, ou en utilisant des plaques à cavités et des
ensembles complets d’éjecteurs.
Les interfaces homme-machine à utilisation intuitive
On ne peut ignorer non plus les nouvelles possibilités qu’offrent les
technologies de l’information dans le pilotage des machines modernes pour
plastiques. Les touches, les boutons et les commutateurs de forme classique
cèdent le terrain à des interfaces utilisateur souples, sous forme d’écran
tactile multipoint, avec une présentation ordonnée, et / ou à des éléments de
réglage centralisés, sous forme de boutons-poussoirs autobloquants, tels
qu’on les connaît dans les véhicules modernes. Ces nouvelles interfaces
homme-machine doivent rendre l’utilisation des machines de transformation
plus intuitive, en utilisant la logique familière des smartphones, iPad et
tablettes dans les processus de pilotage industriels. Face aux nombreux
ouvriers spécialisés dans la production, les constructeurs de machine et les
plasturgistes voient ici une possibilité de lier de nouveaux travailleurs à la
plasturgie à l’aide de commandes faciles à utiliser, qui se découvriront des
perspectives personnelles dans un secteur moderne, en pleine croissance
et avec un avenir assuré.
Juin 2016
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