Les matériaux recyclés dans la pratique  Quand le plastique recyclé devient un atout

Pour un fabricant de systèmes de stockage d'énergie, Formary a développé un composant en ABS recyclé. Cet exemple montre que, lorsque l'application, la conception et le processus sont en adéquation, les matériaux recyclés peuvent être bien plus qu'un simple substitut durable. 

Dans le secteur de la transformation des plastiques, les matières recyclées font surtout l'objet de débats en raison de leur prix. Elles sont considérées comme une alternative durable aux matières vierges, mais leur approvisionnement est souvent plus coûteux, leur disponibilité plus aléatoire ou leur transformation plus exigeante. Pour de nombreuses entreprises, cela crée un conflit d'objectifs : la part de matériaux recyclés doit augmenter, mais la rentabilité doit rester au rendez-vous.

Du point de vue de la fabrication, cette approche s'avère toutefois trop réductrice. Ce n'est pas seulement le coût d'un kilogramme de plastique recyclé qui est déterminant. Il faut plutôt tenir compte des performances du composant fini, de son mode de fabrication et des coûts engendrés tout au long du cycle de vie, depuis la conception jusqu'à la production, en passant par le montage, la manutention et l'exploitation.

C'est précisément là que le plastique recyclé peut faire valoir ses atouts. En effet, les matériaux recyclés ne sont pas seulement un matériau de substitution. Utilisés à bon escient, ils incitent à repenser les composants dans leur globalité – et, ce faisant, à remettre en question les matériaux, les procédés et la conception. Il peut en résulter des solutions plus légères, plus fonctionnelles, plus rentables et plus durables.

Ce que les transformateurs doivent prendre en compte lors de l'utilisation de matériaux recyclés

Les matériaux recyclés se distinguent des matières premières vierges au niveau de leur mise en œuvre. Selon leur origine, leur lot et leur traitement, leur couleur, leur fluidité, leurs propriétés mécaniques ou la qualité de leur surface peuvent varier. C'est notamment dans le thermoformage, c'est-à-dire l'emboutissage profond des plastiques, que cela a un impact direct sur la qualité des pièces.

Lorsque les propriétés des matériaux varient, la conception, l'outillage et le procédé doivent être adaptés en conséquence. Par exemple, des rayons trop petits, des degrés de formage élevés ou des surfaces visibles très exigeantes peuvent entraîner plus rapidement, dans le cas des matériaux recyclés, des amincissements, des bulles, des défauts de surface ou un taux de rebut plus élevé.

Les bulles et les défauts de surface sur les pièces fabriquées à partir de matières plastiques recyclées sont généralement dus à la présence d'humidité, à des impuretés dans le matériau (taches) ou à des produits de décomposition volatils. Ces défauts altèrent considérablement l'aspect et la résistance des pièces.

Cela ne signifie pas que Le prix au kilo n'est pas déterminant pour la rentabilité

Ceux qui se contentent de comparer les matériaux recyclés aux matériaux neufs se basent souvent sur un critère erroné. Le prix du matériau est important, mais il ne détermine pas à lui seul si un composant est rentable. 

Dans le domaine de la production, d'autres questions se posent également :

• Est-il possible d'alléger cette pièce ?
• Est-ce que cela peut être fabriqué plus facilement ?
• Est-il possible de réduire les coûts liés aux outillages ?
• Le montage sera-t-il plus facile ?
• Les caractéristiques techniques telles que l'isolation, le poids ou la maniabilité s'améliorent-elles ?
• Est-il possible de réduire les délais de livraison grâce à un procédé adapté ou à un partenaire de fabrication régional ?

Ceux qui considèrent les matériaux recyclés uniquement comme un substitut direct aux matériaux neufs passent à côté d'opportunités. En effet, ceux-ci peuvent servir de point de départ pour réévaluer les matériaux, les procédés et la conception, et ainsi permettre de développer des solutions non seulement plus durables, mais souvent aussi plus rentables.

Boîtier de batterie composé à 100 % d'ABS recyclé

Un projet mené par Formary en collaboration avec Naext, un fabricant allemand de systèmes de stockage d'énergie durables, illustre l'ampleur que peut prendre ce potentiel. L'entreprise utilise des batteries de seconde vie issues de véhicules électriques, les reconditionne techniquement et les réintègre dans des systèmes de stockage fixes. Son objectif est de prolonger la durée de vie des ressources existantes et de contribuer à la transition énergétique.

Le projet a toutefois mis en évidence une incohérence majeure : les capots de protection utilisés pour les systèmes de batteries étaient à l’origine fabriqués en aluminium primaire. Sur le plan fonctionnel, ce matériau remplissait sa fonction, mais il était lourd, relativement coûteux et sa fabrication nécessitait une grande quantité d'énergie. Ainsi, un élément essentiel du système allait à l'encontre de l'objectif de durabilité du produit.

L'objectif était de mettre au point une solution alternative répondant simultanément à plusieurs exigences :

• Protection contre tout contact avec des éléments sous tension
• Protection contre la poussière et les agressions extérieures
• excellentes propriétés isolantes
• poids réduit
• délais de développement courts
• et l'utilisation d'un matériau plus durable

La solution : une solution de thermoformage en deux parties, composée à 100 % d'ABS recyclé.

De la pièce en aluminium à la solution à base de plastique recyclé

Ce projet est né de la volonté d'utiliser des matériaux recyclés et, ce faisant, de mettre systématiquement en œuvre notre engagement en faveur du développement durable. Cela a conduit à une remise en question fondamentale : l'aluminium est-il vraiment le matériau approprié ? La réponse était clairement « non ». Le passage de l'aluminium au plastique n'était qu'une partie du défi à relever.

Formary a développé, en collaboration avec Naext, une toute nouvelle solution de boîtier et a systématiquement remplacé l'aluminium (à gauche) par de l'ABS recyclé (à droite). La conception a été spécialement pensée pour que :

• le couvercle et la partie inférieure peuvent être fabriqués à l'aide d'un outil combiné

• un seul outil est nécessaire

• réduire les délais de production et les coûts d'investissement

Source : www.formary.de

Il était essentiel de repenser la conception de ce composant du point de vue technique. En collaboration avec Naext, Formary a développé une solution de boîtier embouti en ABS recyclé, dont le couvercle et la partie inférieure peuvent être fabriqués à l'aide d'un outil combiné, également appelé « outil à usage multiple ». Cela a permis de n'utiliser qu'un seul outil, ce qui a réduit les coûts d'investissement et les efforts de production.

Il en a résulté une solution adaptée à la production en série, fabriquée à partir de plastique recyclé et présentant plusieurs avantages : un poids réduit, de meilleures propriétés isolantes, une manipulation plus aisée, une consommation d'énergie réduite lors de la fabrication et des coûts moindres. Parallèlement, le projet a pu être mis en œuvre rapidement malgré des délais serrés, notamment grâce à un partenaire de production régional issu du réseau Formary.

Le recyclé n'est pas forcément synonyme de compromis

L'utilisation de plastique recyclé est souvent associée à des contraintes. Ce projet montre toutefois une autre réalité. La volonté d'utiliser du plastique recyclé a conduit à un passage complet de l'aluminium au plastique, avec des avantages évidents. Le plastique recyclé n'avait rien à envier à l'ABS vierge et a complété les avantages techniques par une valeur ajoutée écologique.

Il est essentiel de ne pas se contenter d'envisager les matériaux recyclés comme une alternative à la fin du processus de développement. En analysant dès le début quelles sont les propriétés dont le composant a réellement besoin, quels matériaux et procédés sont adaptés et comment l’outil doit être conçu, on peut bien mieux exploiter ce potentiel. Il peut alors s’avérer que ce n’est pas seulement l’utilisation de matériaux recyclés à la place de matériaux vierges qui soit judicieuse, mais une approche matérielle totalement différente.

Bien sûr, des défis subsistent. Les matériaux recyclés peuvent présenter moins de régularité que les matériaux vierges en termes de couleur, de surface et de comportement à l'usinage. Pour les pièces apparentes à haute brillance, les spécifications de couleur strictes ou les applications mécaniques particulièrement critiques, il convient donc de vérifier avec précision si les matériaux recyclés sont adaptés ou s'il est plus judicieux d'opter pour des concepts de matériaux hybrides.

Conclusion : les matériaux recyclés relèvent de l'ingénierie

Les nouvelles réglementations et lois accentuent la pression pour rendre les produits en plastique plus durables et recourir davantage aux matériaux recyclés. Cependant, leur succès dans la pratique industrielle ne dépend pas uniquement des achats, mais aussi du développement.

En intégrant dès le départ les plastiques recyclés, on repense la conception des composants – et on trouve ainsi éventuellement des solutions plus légères, plus fonctionnelles, disponibles plus rapidement et plus respectueuses des ressources. Cela nécessite une connaissance approfondie des matériaux et un savoir-faire en matière de fabrication. Les matériaux recyclés ne relèvent donc pas uniquement de la durabilité. Il s’agit d’un enjeu d’ingénierie.