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Comment garantir la propreté

Nadège Aumond
Comment garantir la propreté

Jusqu'à récemment les opérations de dégraissage faisaient essentiellement appel aux solvants chlorés. Pour des raisons environnementales et sanitaires, les industriels de la mécanique doivent repenser leurs procédés de nettoyage. D'une manière générale, au cours des vingt dernières années, la consommation de solvants chlorés a fortement diminué pour s'établir à 42 000 tonnes en 2004 en France.

© D.R.

L'éventail des solutions de nettoyage est assez large mais le choix de l'une de ces solutions exige, pour chaque pièce à traiter, de mettre à plat l'ensemble de son processus de fabrication.

Le nettoyage-dégraissage des pièces est une nécessité dans pratiquement toutes les entreprises de mécanique, et cela dans des volumes importants puisque le nombre de lavages peut aller de un à dix par pièce fabriquée. Cette opération a pourtant longtemps été considérée comme secondaire. Mais voici de nouveaux impératifs : des exigences drastiques de la part des grands donneurs d'ordres en termes de propreté et, bien sûr, la réglementation liée à l'environnement et à la toxicité des solvants. Résultat : « Le besoin a évolué. Aujourd'hui la propreté devient un élément clé de la production et on demande aux entreprises de s'engager sur la saleté résiduelle des pièces produites ! », explique Alain Picaudé, PDG d'Amsonic France.

Les demandes de spécifications quantifiées de la propreté sont toujours plus nombreuses et deviennent aussi impératives que les cotes fonctionnelles. « Les exigences sont de plus en plus difficiles à atteindre. Peu de solutions sont capables de répondre parfaitement à la norme de propreté particulaire Iso 16 232 », estime Alain Picaudé.

Limiter la pollution particulaire

Déjà présentes dans les secteurs biomédical et agroalimentaire, ces exigences de propreté chimique, bactériologique et surtout particulaire se généralisent donc en mécanique. Dans ce secteur, cette demande émane d'abord de l'aéronautique et, plus récemment, de l'automobile, notamment pour les pièces du moteur et les circuits de fluides. Les constructeurs ont en effet constaté que la pollution particulaire pouvait être à l'origine de percements de parois et donc de fuites de liquide, de pannes, voire de casse-moteur. « Ces spécifications de propreté répondent aux nouvelles technologies qui font appel à des pressions élevées (HDI) ou encore à des jeux réduits, aux plans de maintenance allégée des véhicules (remplissage à vie de certains circuits) et améliorent la fiabilité ce qui a permis d'allonger la garantie des véhicules », expose Jean-Michel Barzyk, expert propreté chez PSA.

Pour ajouter au problème, les industriels de la mécanique sont, en outre, sommés d'abandonner les procédés à base de solvants, notamment de solvants chlorés, pour des raisons environnementales et de toxicité. Pas de chance. Car ces procédés sont très efficaces et particulièrement polyvalents. Les entrepreneurs sont ainsi obligés de faire un choix parmi de multiples solutions peu polyvalentes et parfois peu connues. Le choix étant d'autant plus difficile que les sommes à engager sont importantes. « Prohibitives pour les très petites entreprises », vont jusqu'à dire certains !

« Aujourd'hui, il n'existe effectivement pas d'équivalence aux procédés faisant appel aux solvants chlorés en termes d'universalité », souligne Jérôme Ribeyron, responsable de l'activité produire propre au sein du Cetim (Centre technique des industries mécaniques). Les procédés à disposition, même les plus innovants ou récents comme le CO2 supercritique ou la cryogénie, sont pourtant techniquement validés. La difficulté réside dans leur mise en oeuvre industrielle à un coût supportable. Cela impose de faire du cas par cas et de valider par des essais chaque procédé pour chaque pièce.

Non seulement la démarche est longue, fastidieuse et coûteuse mais cette approche va jusqu'à remettre en cause ou toucher fortement l'ensemble du processus de fabrication. Tout doit être passé en revue : le choix des matériaux, l'usinage, les huiles de coupe, le conditionnement ou encore le stockage des pièces tout au long du cycle d'élaboration.

La prise en compte de tous ces paramètres exige de la méthode. Pour aider le secteur dans cette démarche, les organismes tels que le Cetim ou encore le CTDec (Centre technique du décolletage) mettent à la disposition des industriels des outils d'accompagnement qui vont du recueil des besoins à la rédaction du cahier des charges, en passant par le choix du procédé jusqu'à la réception de la machine.

En parallèle, le Cetim comme le CTDec conduisent plusieurs études pour tester la faisabilité des solutions sur le marché dans l'industrie mécanique. Tandis que le premier se penche plus particulièrement sur les procédés par voie sèche, le CTDec balaie l'ensemble des procédés de nettoyage disponibles. « Nous avons lancé l'étude Propreté des surfaces au sein du pôle Arve Industries en janvier 2007 », indique Yves Mégoz responsable technique matériaux au sein du CTDec et chef du projet. L'étude fait suite à une enquête réalisée en 2005 auprès de la profession du décolletage. Celle-ci a montré que la fourniture de pièces propres est devenue un enjeu majeur pour la profession, tout comme en micromécanique, puisque cela représente 212 millions d'euros sur 480 millions d'euros de chiffre d'affaires des entreprises questionnées. Pourtant, 50 % de ces mêmes entreprises ont également déclaré ne pas arriver à atteindre les spécifications demandées.

L'étude du CTDec consiste donc à réaliser un état de l'art des solutions technologiques et à établir un guide de bonnes pratiques sur la décontamination des surfaces. Trois essais pilotes ont donc été sélectionnés suivant trois technologies (solvants chlorés, solvants A3 et lessives) et fournisseurs. Le premier essai est achevé, le deuxième en cours et le troisième en passe de démarrer. La fin du projet est prévue pour mi-2009. Les résultats sont actuellement réservés au groupe de travail, puis seront diffusés seulement aux adhérents du pôle Arve Industries. « Sans cela, aucune entreprise ne voulait communiquer », souligne Yves Mégoz. Preuve, que le sujet est stratégique.

Le nettoyage par voie sèche

Alors que ce premier volet n'est pas encore terminé, le CTDec, fortement soutenu par la Cram (Caisse régionale d'assurance maladie), doit démarrer une seconde étude centrée cette fois sur le dégraissage des pièces. Ce projet appliqué à de plus gros volumes de pièces devrait d'abord concerner des entreprises de Haute-Savoie représentées par le CTDec, puis être étendu à d'autres régions avec l'aide du Cetim.

De son côté, ce dernier poursuit son analyse des procédés de nettoyage par voie sèche. Débutée en 2007, cette étude interne devrait se poursuivre jusqu'en 2010. Déjà un premier guide sur la faisabilité de ces procédés dans l'industrie de la mécanique a été édité fin 2006. « Certains de ces procédés sont déjà utilisés notamment pour de grosses pièces. Mais ils ne le sont pas, ou peu, en continu dans un flux de production soutenu », commente Jérôme Ribeyron. Au programme du Cetim figure la qualification de ces procédés et des résultats finaux obtenus en fonction de la géométrie de pièces et également du type de salissures.

Voilà de quoi alimenter la réflexion des mécaniciens. Ils peuvent également en attendant d'affiner leur stratégie, trouver secours auprès de la sous-traitance. Cette solution peut simplement permettre de différer l'investissement. Par exemple, pour honorer un contrat jusqu'à ce que le volume de pièces traitées justifie un engagement financier dans un équipement de nettoyage adéquat. Sous-traiter le nettoyage de ses pièces, peut, en outre, être une façon, si ce n'est de se former, tout au moins de se familiariser avec des technologies avant d'investir. Avec une vision plus durable, c'est également un moyen de se libérer complètement de certaines tâches, notamment pour ce qui concerne le retraitement des déchets, qui n'est pas le premier métier de l'entreprise. La sous-traitance est enfin, selon Alain Picaudé, une solution pérenne pour les entreprises ne devant répondre que pour certaines de leurs productions (pas plus de 15 % de leur chiffre d'affaires) à des critères de propreté.

Prédire la variation du degré de propreté

Pour les plus avancés, une autre voie d'amélioration dans le processus décisionnel se profile, la simulation numérique dans le domaine du nettoyage. L'institut allemand Fraunhofer développe en coopération avec le constructeur de machines de lavage, également allemand, Mafac, un outil logiciel visant à optimiser le processus de nettoyage faisant appel à la pulvérisation que ce soit d'eau, de vapeur ou encore de neige carbonique. Concrètement, il s'agit de prédire la variation du degré de propreté d'une surface en 3D durant tout le temps que dure l'opération, et cela en fonction de la géométrie, de l'énergie cinétique, ou encore de l'angle d'incidence des jets. Des modèles pour des salissures de type huileux, graisseux et particulaire ont été développés.

« Outre l'optimisation du procédé en termes de temps de cycle, en consommation d'énergie et de solvant, ce logiciel permettra de comparer différentes solutions techniques et stratégies de nettoyage », explique Matthias Schneider, chercheur au sein du Fraunhofer IPA. Reposant sur plus de dix ans de recherche, ce logiciel, exécutable sur PC, est basé sur le programme VPS/UV également développé par l'institut allemand. Ce dernier permet d'obtenir une irradiation homogène aux UV de pièces de carrosserie d'automobile dans le but d'optimiser la polymérisation de vernis.

Prochain challenge pour les chercheurs allemands et ceux du Cetim : l'automatisation de cette optimisation de procédé de nettoyage pour n'importe quelle pièce ! Bref, d'opération de second ordre, le nettoyage de pièces mécaniques serait en passe d'intégrer l'usine numérique. Inattendu, non ?

1. Faire évoluer les machines utilisant des solvants chlorés

- Pour que les machines respectent les normes les plus sévères, il est possible de les confiner ou de les rendre étanches. Cela a bien sûr un coût et cette évolution n'est pas toujours possible, notamment si l'installation est trop ancienne.

2. Remplacer les solvants chlorés

Ces procédés peu polyvalents, et à la mise en oeuvre délicate, demandent une étude au cas par cas et imposent d'analyser l'ensemble du processus de fabrication des pièces à traiter. - ... par des solvants non chlorés ou des lessives en milieux aqueux Ce sont par exemple les solvants A3 dérivés des hydrocarbures, des bio-solvants ou encore des solvants ioniques.

- ... par des procédés "voie sèche" Ils ne nécessitent pas d'opération de séchage. Parmi eux figurent l'utilisation de la vapeur d'eau sèche, la cryogénie, le CO2 supercritique, le plasma et le laser.

3. Recourir à la sous-traitance

- De manière temporaire, le temps d'affiner sa stratégie, ou de façon durable quand l'investissement ne se justifie pas sur le long terme.

AD INDUSTRIE SE PASSE DE TRICHLORÉTHYLÈNE

- AD Industrie, fabricant de pièces pour l'aéronautique, a remplacé fin 2006 son procédé de dégraissage de pièces à base de trichloréthylène en phase vapeur. Son installation était trop ancienne pour être mise en conformité vis-à-vis de la réglementation environnementale et sanitaire. Après quelques tests avec du perchloréthylène, l'entreprise corrézienne s'est orientée vers le lessiviel. « Compte tenu de l'important investissement financier, nous avons préféré minimiser les risques et choisir une solution proche de ce que l'on connaissait déjà », souligne Sylvain Aubert, chef d'établissement des sites de Brive-la-Gaillarde. L'entreprise a d'abord opté pour un nettoyage manuel avec de l'eau additionnée de lessive sous haute pression. La faible productivité de l'opération et la consommation élevée d'eau, pousseront celle-ci à acquérir début 2008 une machine de lavage automatique capable de traiter des pièces d'environ deux mètres de diamètre. Temps de production allongé La mise au point du dispositif n'a pas été simple. AD Industrie a commencé par rencontrer des difficultés de compatibilité entre les lessives et le procédé de ressuage. Il a ainsi fallu procéder à de nombreux essais avec différentes lessives pour arriver à un résultat correct. Et même là, la solution n'est pas parfaite : « Nous sommes obligés pour certaines pièces de compléter le lavage automatique par un lavage manuel sous haute pression afin de rétablir les propriétés physico-chimiques en surface de la pièce », témoigne le chef d'établissement. Ce n'est pas tout. Le changement de procédé a complètement modifié les temps de production jusqu'à la limite de la rentabilité. Le trichloréthylène est dangereux, il coûte cher mais il était efficace et rapide : l'opération durait un quart d'heure contre deux heures aujourd'hui ! Et cela sans compter la mise au point complexe de la machine lessivielle. Elle présente toutefois l'avantage d'être entièrement autonome et intégrée à l'unité de fabrication. Fort de cette expérience, Sylvain Aubert peut ainsi conseiller : « Soyez persévérants, car les premiers résultats sont souvent décevants ! »

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