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Comptabilité environnementale des systèmes de liquides de coupe dans l’usinage des métaux.
L’utilisation de liquide de coupe est largement répandue dans l’usinage de métaux industriel, car leur efficacité de refroidissement, de lubrification et de rinçage permet un processus d’enlèvement de copeaux performant et économique. Les liquides de coupe hydrosolubles classiques ou non hydrosolubles à base d’huile minérale sont généralement utilisés. L’extraction, la production, l’utilisation et l’élimination d’huile minérale sont néanmoins associées à divers impacts écologiques négatifs. De plus, la sélection du liquide de coupe respectif détermine également comment une chaîne de processus dans l’enlèvement de copeaux fonctionne durablement.
Évaluation par exemple de l’impact de la fabrication des vilebrequins sur l’environnement.
Une grande partie du liquide de coupe est réutilisée dans le processus par l’adhérence sur la pièce d’usinage. En fonction du type de liquide de coupe utilisé dans l’étape suivante du processus, une longue étape de lavage intermédiaire doit être réalisée. Pour éviter cela, Oemeta a développé l’huile multifonction HYCUT qui peut être utilisée aussi bien comme huile d’usinage non hydrosoluble que comme émulsion hydrosoluble. Contrairement aux liquides de coupe classiques, elle a été développée à partir de matières premières durables et présente des avantages pour l’environnement.
En collaboration avec l’Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik de la TU Braunschweig, les effets potentiels pour l’environnement de l’HYCUT d’Oemeta ont été étudiés à l’aide d’un bilan écologique, puis comparés à ceux d’un système de liquide de coupe de référence classique à base d’huile minérale.
Application de la méthode du bilan écologique dans une usine de fabrication de moteurs autrichienne.
Dans le cadre de l’évaluation globale des effets sur l’environnement, l’ensemble du cycle de vie d’un produit est pris en compte, c’est-à-dire de l’extraction des matières premières à l’élimination en passant par la fabrication du produit et l’utilisation. Tout au long du cycle de vie du produit, les ressources consommées ainsi que les émissions générées pour tous les processus exécutés sont comptabilisées et prises en compte dans les effets sur l’environnement.
Le bilan écologique a été effectué dans le cadre d’une étude de cas dans une usine de fabrication de moteurs d’un constructeur automobile allemand en Autriche. La chaîne de processus pour la production de vilebrequins a fait l’objet d’un contrôle, qui inclut différents processus d’usinage tels que le fraisage, le tournage, le perçage profond et la rectification. La chaîne de processus est caractérisée par un changement fréquent de liquides de coupe hydrosolubles et non hydrosolubles (voir la figure 1).
La chaîne de processus utilise déjà en pratique l’HYCUT à base d’ester qui est conçu de manière à ce que les composants hydrosolubles et non hydrosolubles soient compatibles. Un entraînement mutuel des adhérences de lubrifiant sur les composants n’est ainsi pas un problème comme pour les liquides de coupe classiques.
Par rapport à des produits de référence à base d’huile minérale, l’utilisation des liquides de coupe dans la chaîne de fabrication est beaucoup plus efficace, car les étapes de lavage intermédiaires et les pertes de liquides de coupe peuvent ainsi être en grande partie évitées.
La réutilisation du liquide de lavage issu du nettoyage du composant comme liquide de coupe pour les processus d’usinage a un effet positif sur le bilan écologique. Pour profiter pleinement des avantages, la chaîne de fabrication a été adaptée sur mesure au matériau de procédé par les ingénieurs. Il n’a pas été nécessaire d’installer plusieurs systèmes pour le nettoyage des composants comme c’est le cas habituellement. Avec l’utilisation du système HYCUT, les effets sur l’environnement (40-60 %) ont été réduits par rapport au système de référence pendant tout le cycle de vie et dans toutes les catégories d’effets sur l’environnement pris en compte (cf. figure ci-dessous).
Pour le GWP (Global Warming Potential), une économie d’environ 470 t d’équivalent CO2 pour la production annuelle a été réalisée pour le cas étudié. Cette économie est par exemple comparable à l’impact environnemental causé chaque année par 158 voitures1 (voir tableau 1). Les valeurs absolues déterminées sont spécifiques aux cas et dépendent de la base de comparaison, du système pris en compte et des processus utilisés. Les valeurs relatives indiquent la tendance de comparaison générale.
1 Pour une distance en voiture de 20 000 km/an et 0,15 kg d’eq CO2 / Pkm (2015)
2 Pour une consommation de 11 t d’eqCO2 / an (moyenne pour Allemagne) (2015)
3 Pour une distance en avion de 40 000 km autour du monde et 0,23 kg d’eqCO2 / Pkm (2015)
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