Le projet de recherche collaborative CORTHEMIS, financé par la Région Grand-Est et le FEDER et coordonné par le CRITT Matériaux Innovation, a démarré début 2023 et s’est achevé fin 2025. L’un de ses axes, porté par le Cerfav, avait pour objectif de tester des matériaux pour moules verriers permettant de s’affranchir de l’utilisation de lubrifiant pour faciliter le démoulage et de réduire les coûts de fabrication du moule pour la réalisation de pièce en petite ou moyenne série.
Le projet s’est attaché à explorer la famille des matériaux en graphite peu coûteux et présentant de bonnes propriétés thermiques et mécaniques. La mise en comparaison de différentes nuances de graphite vis-à-vis de ces paramètres ont été évaluées grâce à des simulations menées par le partenaire ICAR-CM2T, et deux nuances ont été retenues.
La phase expérimentale du projet a été lancée avec l’usinage des moules de tests pour la réalisation de campagnes de pressages sur notre presse instrumentée et automatisée. Les pressages se sont enchaînés et ainsi l’usure des moules a pu être étudiée aussi bien par la dégradation des parois du moule que par l’impact sur l’aspect final des pièces en verre récupérées. L’automatisation de la presse a permis la réalisation de tests comparables car reproductibles dans des conditions et paramètres de pressages identiques. De son côté, l’instrumentation est essentielle car elle permet le suivi et l’enregistrement de l’évolution de la température du moule tout au long de l’essai. Les résultats recueillis permettent d’évaluer les conditions qui favorisent la dégradation des moules et donc le moyen de prolonger leur durée de vie.
L’étude des pièces et des empreintes de moules, par observation visuelle et par l’intermédiaire d’outils de caractérisation optique via le partenaire Holo 3, montre que des dégradations s’opèrent au cours des essais et avec l’augmentation de la température. En effet, le dépassement d’un seuil dû à une cadence trop élevée entraîne des difficultés pour le refroidissement du moule et une dégradation de ce dernier.
Ce projet a montré qu’il est nécessaire de contrôler précisément les rythmes de chauffe et de refroidissement pour prolonger au maximum la durée de vie des moules et la qualité de pièces pressées. En revanche, les deux avantages majeurs de l’utilisation de ces matériaux sont les suivants. Le premier est la non-nécessité d’utiliser des lubrifiants : en effet, les tests réalisés sans ajout de lubrification sur les moules donnent un résultat tout à fait satisfaisant avec un démoulage sans difficulté. Cela permet de réduire considérablement le nombre de pièces qui sont à mettre au rebut après application du lubrifiant car des dépôts peuvent s’y faire. De plus, cela permet de réduire les potentiels impacts sur la santé des manipulateurs en évitant leur mise en contact avec des produits qui nécessitent des précautions particulières.
Le second est la réduction des coûts, un moule en graphite pour de la petite ou moyenne série offrant les mêmes possibilités d’usinage qu’un moule en fonte traditionnelle mais pour des coûts très inférieurs. Et nos tests ont montré qu’il n’était pas nécessaire d’utiliser des graphites ayant subi des traitements particuliers pour obtenir une utilisation satisfaisante.
De futurs travaux pourraient par exemple porter sur le test de différentes compositions verrières sur l’impact de la vitesse de dégradation.
Ce projet a été cofinancé par la Région Grand Est et par l’Union Européenne avec le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER).
