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09 janvier 2020

Salon K2019 : retour sur les innovations en plasturgie

Le salon K de Düsseldorf en Allemagne est le plus grand salon international dédié à l'industrie des plastiques et des caoutchoucs, un incontournable pour découvrir des matières et technologies visionnaires. L'édition 2019, qui a eu lieu du 16 au 23 octobre, a rassemblé 3 285 exposants et pas moins de 230 000 visiteurs.  

Le service Matériautech d'Allizé-Plasturgie mène depuis plusieurs années une action de veille sur différents salons internationaux en accompagnant des délégations d'industriels. Dans le cadre du salon K2019, le service Matériautech avait préparé en amont un parcours ciblé sur 3 jours autour des grands fournisseurs de matières et des constructeurs européens de machines et concepteurs de processus. Un webinaire a été également organisé à destination des industriels rassemblant près de 150 participants. La rediffusion est disponible dans l’espace adhérent du site internet d’Allizé-Plasturgie. 

Partenariat avec la CCI Bourgogne Franche Comté

 
Bourgogne Franche ComtéCCI

 

 

 

 

Cette action a été menée en coordination avec la CCI Internationale Bourgogne Franche Comté et Allizé-Plasturgie Bourgogne Franche Comté. Cette mission de veille a réuni 30 personnes représentant 19 entreprises régionales. L’objectif était d’amener des entreprises de la filière plasturgie régionale à s’enquérir des dernières évolutions et tendances dans leurs métiers. Aussi dans le but d’optimiser la journée de visite, la mise en place d’un accompagnement en amont a permis d’identifier les centres d’intérêts de chaque entreprise, de cibler les exposants correspondants sur le salon et de proposer un circuit personnalisé à chaque entreprise. La visite du salon a eu lieu les 17 et 18 octobre 2019 avec l’affrètement d’un avion au départ de Dole. La collaboration entre la CCI International Bourgogne Franche Comté et Allizé-Plasturgie Bourgogne Franche Comté et le financement du Conseil Régional Bourgogne Franche Comté a permis de faire bénéficier aux entreprises participantes d’une logistique et d’un accès optimisés sur le salon par une gestion efficace du temps. Une restitution a aussi été organisée dans les locaux de NP Jura.

L'économie circulaire comme mot d'ordre du salon K2019  

Le recyclage chimique, les bioplastiques et les biocomposites ont été au cœur des tendances du K2019, preuve de la place majeure que prend l'économie circulaire dans l'industrie des plastiques.   

Plusieurs fournisseurs présentaient notamment les avancées en matière de recyclage Pyrolyse par procédé de dépolymérisation pour revenir à un monomère et ainsi convertir les déchets plastiques en huile de pyrolyse ou gaz de synthèse. Ce recyclage chimique est un moyen de réutiliser les matériaux contenus dans les déchets plastiques qui ne sont pas pris en compte dans le recyclage mécanique, pour cause de contraintes techniques ou économiques, et pour lesquels aucune solution de retraitement existait jusqu'à aujourd'hui. Parmi les plastiques concernés, le PA6 issu du recyclage chimique présenté par BASF pour des applications automobiles, mais aussi le PP, PE, ou encore PS.

Le recyclage traditionnel était aussi à l'honneur, avec le retraitement du polyamide observé auprès de nombreux acteurs. Albis exposait des solutions de recyclage de polyamide issu de déchets de fibres et Domo a montré des compounds de polyamide recyclé associé à de la fibre de carbone recyclée.   

Les autres matières n'étaient pas en reste, tant les polymères techniques avec des recycleurs comme Covestro qui présentait des recyclages PC ABS et son habilitation UL94 pour les applications électriques, que les polymères standards avec notamment la collaboration entre Lyondellbasell et Suez autour du polypropylène et polyéthylène issus du recyclage post consommation, destinés à des applications haut de gamme de type cosmétique.  

Différents fabricants de mélanges maîtres tels que Holland Colours ou Clariant proposaient des alternatives au noir de carbone pour permettre le tri sélectif des pièces noires. Clariant exposait également ses solutions pour améliorer les propriétés d'absorption d'oxygène afin d'éviter les systèmes multicouches qui compliquent le recyclage. Plusieurs fabricants de mélanges maîtres ont aussi développé de nouveaux additifs pour réduire de 25% la quantité d'énergie nécessaire lors du process et de l'injection soufflage de préformes, tels que Fastheat mis en œuvre par Holland Colours.  

En parallèle du recyclage, une autre thématique liée à l'économie circulaire a été largement abordée : les bioplastiques. Plusieurs innovations françaises étaient à l'honneur et une offre qui s'étoffe de plus en plus. Le K2019 fut l'occasion pour Lactips d'exposer ses solutions hydrosolubles et biodégradables avec l'utilisation de polymères issus de la caséine de lait. De son côté, Carbiolice démontrait son expertise pour produire des additifs accélérant la biodégradation du PLA, issue d'un savoir-faire en biodégradation enzymatique afin de pouvoir envisager le compostage domestique à l'origine plus contraignant que le compostage industriel. Par ailleurs, en matière de grade "home compost" un compounder allemand présentait des bio PBS issus de graines de tournesol pour la fabrication de capsules de café.

La gamme de matières sur base amidon devient aussi de plus en plus importante, en particulier pour les applications alimentaires avec des acteurs comme Nurel, Plantic ou encore Fkur qui proposaient leurs innovations. De façon générale, les charges naturelles telles que les fibres de lin ou de bois ont été largement mises en avant par différents compoundeurs (Addiplast, Beograde, Tecnaro, etc.).  

Les bioplastiques conventionnels n'étaient pas en reste, Lyondellbasell a notamment présenté un polypropylène biosourcé, produit à partir d'hydrocarbures renouvelables dérivés de matières premières d'origine végétale tels que les déchets d'huiles résiduelles.  

Enfin, les bioplastiques techniques étaient aussi mis en avant, avec Sabic qui présentait pour la première fois un polycarbonate biosourcé à partir de sources secondaires telles que des huiles issues de l'industrie des pâtes ou des papiers. Mais également des matières biosourcées comme le Durabio, une alternative au polycarbonate et au PMMA qui dispose d'une très bonne brillance.   

De nouvelles fonctionnalités pour les matières plastiques  

Outre l'économie circulaire, les innovations matières se focalisaient aussi sur la fonctionnalisation des pièces de plus en plus nécessaire. L'évolution du marché automobile vers des véhicules électriques et connectés amène de nouvelles exigences comme des meilleures tenues en température, au feu ou aux hautes tensions. De nombreux acteurs proposaient des matériaux avec des tenues au feu V0 au minimum, sur des bases PA, PBT, PPS. Les silicones liquides (LSR) prennent aussi une place importante pour apporter de nouvelles fonctionnalités avec la possibilité de les surmouler sur des pièces en polyamide.  

L'utilisation de composants électriques impose l'usage de matériaux conducteurs thermiques ou électriques pour éviter les décharges électrostatiques. Sur le K2019, plusieurs matières "dopées" étaient présentées comme le PA66 et sa résistance thermique améliorée, pour être une alternative aux métaux et éviter de devoir passer sur des matières hautes performances telles que PPA. Sur le même principe, les fabricants de PPA dopent également leurs performances pour proposer une excellente tenue en haute température et éviter de passer sur des matières comme le PEEK, moins économiques.  

De leur côté, les fabricants de mélanges-maîtres mettaient en avant le marquage laser pour développer la traçabilité et apporter de nouvelles possibilités de décor. Merck présentait notamment l'utilisation IM3D de pigment nacré sur des films et un surmoulage par IML (In Mold Labelling).   

Les innovations en injection et autres process, une industrie qui tend vers le 4.0  

Le K2019 a permis de mettre en lumière la progression des applications utilisant des fonctions électriques, électroniques, associées aux matières plastiques. Arburg présentait une utilisation pour une veilleuse de nuit avec des LED. Le point de départ est un insert sous forme de feuille thermoformée et comportant un circuit imprimé sur lequel sont montées les LED. Un robot manipulateur transfère cet insert vers un poste de nettoyage, puis dans le moule pour y être surmoulé par du PC. En sortie de moulage, les fonctions électriques sont testées avant assemblage.  

Wittmann Battenfeld présentait également un même type d’application avec une injection entre une coque thermoformée du côté fixe du moule et un film électronique souple déposé dans le côté mobile.   

Une application connectique était présente chez Arburg avec un moulage d’inserts de connecteur en ligne à partir d’une bande métallique. Le process montrait la mise en forme des contacts sur la bande de métal avant leur positionnement dans le moule pour un deshuntage et un surmoulage de précision avec une masse injectée de 0,15 g. Les inserts sont ensuite manipulés et rangés par un robot manipulateur.  

Hawa exposait sa machine de moulage de PA6 avec des charges magnétiques et sa particularité de pouvoir polariser sur des zones définies de la pièce une fois refroidie. La pièce moulée est présentée devant un écran de contrôle en sortie de presse pour vérifier les zones de polarisation.  

A l'heure où l’utilisation de LSR est définitivement rentrée dans les usages chez tous les fabricants de machine, plusieurs démonstrations portaient sur des micro-pièces et des pièces optiques, avec des contrôles qualités systématiques et automatisés. Parmi les moulistes français, SMP présentait de façon dynamique un outillage pour mouler une loupe 100 % LSR. Côté matière, des LSR sans post cuisson sont désormais proposés.

Engel n’était pas en reste avec un guide lumière illustrant la capacité de ses machines à injecter des matières homogènes et pures. La machine est équipée d’options d’aide à la plastification et à l’injection qui permettent de réduire les contraintes internes de la matière malgré une longueur d’écoulement conséquente. Le contrôle de la qualité optique et de la transmission lumineuse était également présent.  

Une autre technique est utilisée pour diminuer les contraintes internes du matériau injecté tout en reproduisant finement les détails du moule et en assurant un bon remplissage de l’empreinte : la technique du heat and cool. Roctool présentait sur le salon sa technologie de chauffage des empreintes par induction, particulièrement performante pour obtenir plus de nuances sur les états de surface des pièces et une finesse de reproduction optimale. 

En ce qui concerne le secteur médical et pharmaceutique, les fabricants de machines investissent dans des machines dédiées à cette activité, équipées de plateaux en acier inoxydables. Après Sumitomo Demag, c’est au tour de Fanuc de proposer une série spéciale où le guidage du plateau mobile n’est plus assumé par les colonnes.  

Engel était présent sur ce sujet avec une application bi-matière et une technologie originale où le porte noyau est positionné sur un axe rotatif. Après l’injection des inserts, cet axe pivote de 90° et les place au plan de joint où ils seront surmoulés. Au cycle suivant, les pièces sont éjectées par l’arrière pendant les autres étapes d’injection.  

Engel apportait également son expertise sur des procédés utilisant les matières recyclées allégées par la technologie Mucell de Trexel qui consiste à injecter du gaz dans la matière pour créer une structure cellulaire. Le décor est alors chauffé et thermoformé dans le moule avant injection et moussage de la matière.  

L’allègement des pièces peut aussi être pratiqué avec des matières recyclées. Arburg l’a décliné dans une application IMA (In Mold Assembly) d'une poignée moulée en 2 parties avec inserts métalliques, assemblée dans l’empreinte et surmoulée lors d’une 2ème étape. JSW pour sa part présentait une application d’allègement avec une nouvelle unité d’injection utilisant du gaz.

Avec l’économie circulaire, l’injection sandwich, longtemps une spécialité Billion, est revenue sur le devant de la scène. Il s'agit d'une injection de matière recyclée au cœur des parois de la pièce qui permet d'optimiser l'application. Engel a retravaillé l’injection sandwich en utilisant une seule unité d’injection pour les 2 matières. Pour ce faire, la machine est équipée d’une unité d’extrusion qui vient nourrir l’unité d’injection avec la 2ème matière, ceci après le dosage de la première.

Engel a profité du K2019 pour faire une démonstration d'une autre technologie rarement vue sur un salon : l’injection de pièces métalliques, tel qu'un boitier injecté sur une machine avec un système spécifique. Le boitier était ensuite surmoulé avec un joint LSR dans une cellule automatisée.

Les options des machines sont en perpétuelle évolution pour améliorer leurs utilisations. Plusieurs fabricants l'ont démontré sur leurs stands du K2019 avec différentes solutions pour entrer dans l'industrie 4.0 :  

  • La surveillance proactive du process.  

  • L'optimisation de la force de verrouillage en temps réel.  
  • L'assistant de plastification, contribue à l'amélioration de la qualité du melt et de la durée de vie de la vis. Une puce de mémoire est intégrée pour calculer automatiquement les paramètres d'utilisation et ainsi mettre en œuvre une maintenance prédictive de la vis.  

  • L'assistant de remplissage, observé chez Arburg qui permet de suivre en temps réel le niveau remplissage et la position de la vis pour optimiser les ajustements des paramètres et de la machine. Engel présentait aussi ses technologies d'optimisation du poids injecté de la matière et du process de contrôle de température du moule. D'autres constructeurs présentaient le contrôle d'injection par intégrale (HiQ-Flow de Wittmann Battenfeld), la mesure de viscosité en temps réel pour éliminer variations (Easy Control de Billion), ou encore l'analyse en continu de la viscosité du melt (Adaptative Process Control Plus de Krauss Maffei).  

  • L'intelligence artificielle au niveau du moule était mise en avant par Pernoud et son moule connecté E-tooling, 100 % électrique pour diminuer les taux de rebuts en production et la consommation énergétique grâce à des capteurs qui collectent les données du moule (température, pression).  

Une montée en puissance pour la fabrication additive

La gamme s'étoffe pour la réalisation de prototypes ou de pièces fonctionnelles, notamment avec les matières bio comme le PLA, mais aussi les nouveaux filaments Durabio et les polyamides Rilsan. Certains compoundeurs développent par ailleurs des matières renforcées, souvent en fibre de carbone, pour substituer les pièces à injecter avec des performances équivalentes, ou pour réaliser des surimpressions sur des renforts de composites. Des solutions sont aussi développées pour la plastronique avec des filaments pouvant être activés par procédé LDS pour envisager la fonctionnalisation avec des LED.  

Arburg a développé sa propre technologie d'impression 3D, en utilisant des granulés (Freeformer) à la place des filaments. Arburg présentait sur son stand l'impression en tri-matières et l'utilisation de fibres de carbone continues. Les matières transparentes étaient aussi mises en avant sur leur stand avec des réalisations en polycarbonate d'un bon niveau de transparence.

En ce qui concerne les technologies sur base poudre, HP présentait sa technologie Multi Jet Fusion, permettant d'obtenir des couleurs. BASF quant à lui, proposait un polyamide avec des propriétés d'isolation aux rayonnements électromagnétiques.

La société Carbon a mis en avant sa technologie innovante qui permet d'imprimer 10 fois plus rapidement qu'avec les technologies conventionnelles, sur des matériaux de base polyuréthane pour envisager des applications souples ou rigides et des grandes séries pour l'automobile par exemple.  

De nouveaux acteurs se positionnent sur l'impression 3D silicone, comme Elkem, Wacker et cette année Dow qui présentait sa solution de prototypage optimisée grâce à la tenue thermique du silicone.

L'une des dernières tendances observées sur le K2019 était l'utilisation de l'impression 3D pour la réalisation d'empreintes polymères. Avec à la fois de l'outillage réalisé sur base résine pour une utilisation en injection, comme EnvisionTec a pu le montrer avec une excellente finition sans post-traitement et un bon niveau de précision des textures. Mais aussi des réalisations d'empreintes sur base poudres pour une utilisation en extrusion soufflage.

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