THYSSENKRUPP RASSELSTEIN INTENSIFIE LE DÉVELOPPEMENT EFFICACE DES EMBALLAGES EN FER BLANC AVEC L’APPLICATION DE LA MÉTHODE DES ÉLÉMENTS FINIS

Bien que la boîte de conserve soit utilisée depuis plus de 210 ans, les fabricants de boîtes et l’industrie de l’emballage en acier continuent d’optimiser les boîtes de conserve et autres emballages en fer-blanc jusque dans les moindres détails. Des qualités innovantes d’acier d’emballage constituent la base ; les ajustements de processus et de géométrie sont les directives initiales pour le développement ultérieur des composants individuels. Cependant, des changements mineurs dans le matériau de sortie influencent grandement l’aptitude au traitement. Il est nécessaire d’adapter les machines et les outils aux nouvelles caractéristiques du matériau, car il n’est pas possible de prévoir comment le nouvel acier d’emballage se comportera dans des conditions physiques modifiées, telles qu’une réduction de l’épaisseur. C’est là qu’entre en jeu une nouvelle approche dans l’industrie de l’emballage : la méthode des éléments finis (FEM).

Thyssenkrupp Rasselstein, le seul fabricant allemand de fer blanc, ne recourt plus, comme par le passé, à la coûteuse méthode des « essais et erreurs » pour tester l’utilisation d’aciers de conteneurs innovants, la modification de la géométrie des conteneurs ou la réduction des épaisseurs ; depuis plusieurs années, il utilise la méthode des éléments finis (FEM) pour simuler les essais de manière virtuelle et efficace. À cette fin, le producteur allemand a constitué une équipe qui aide ses clients à intensifier leur efficacité. Les optimisations sont ainsi plus rapides et plus faciles. « La simulation par éléments finis permet d’optimiser la géométrie et le traitement de manière virtuelle. Les descriptions détaillées de nos aciers pour emballage constituent la base de l’optimisation des produits, tant pour le matériau que, en accord avec le client, pour les boîtes, les couvercles ou les composants. Les optimisations peuvent être mises en œuvre en économisant du temps et des ressources « , déclare le Dr Manuel Köhl, responsable de la technologie appliquée chez thyssenkrupp Rasselstein GmbH.

DÉCRIRE L’ACIER DANS SES MOINDRES DÉTAILS

La simulation réaliste et précise de ce que l’on appelle des tableaux de matériaux en acier pour l’emballage, avec des descriptions précises et complètes des caractéristiques des matériaux. Grâce à la méthode des éléments finis, par exemple, un fabricant de boîtes alimentaires ou d’aérosols saura, avant même de traiter un acier d’emballage plus fin ou innovant, si certains projets sont réalisables en pratique.

« Le développement de l’acier pour emballages à haute résistance a été une priorité pour Rasselstein ces dernières années. Le grade rasselstein® Solidflex développé selon ce principe permet, par exemple, de réduire considérablement les épaisseurs pour les fermetures « easy-open » et pour les composants des boîtes aérosol. Ce système est maintenant transféré à d’autres qualités, optimisées spécialement pour les boîtes trois pièces et aussi pour les boîtes DWI. Pour ce groupe de produits en particulier, nous testons les performances des nouveaux aciers et des formes nervurées optimisées pour eux, en tenant compte des nouvelles réductions d’épaisseur », explique M. Köhl. Toutefois, la méthode des éléments finis peut être appliquée à tous les types de boîtes en général et à leurs composants, tels que les composants de boîtes d’aérosol, les bouchons à visser ou les bouchons-couronnes.

Le système basé sur la FEM et son application progressive dans les nouveaux aciers d’emballage permet non seulement d’économiser des ressources en réduisant les épaisseurs obtenues de cette manière, mais aussi de réduire les émissions de CO2 pendant le transport. « En outre, le FME permet de réaliser des produits dans le cadre de projets et favorise ainsi l’innovation dans le secteur de l’emballage. Les fabricants peuvent oser se lancer dans des projets plus ambitieux et proposer des solutions plus créatives », explique M. Köhl.

Thyssenkrupp Rasselstein élargit désormais sa base de données avec les tableaux de matériaux disponibles et propose la simulation avec la méthode des éléments finis comme service à ses clients dans le monde entier. Les entreprises de taille moyenne en particulier, qui n’ont pas la capacité d’effectuer des calculs complexes, en bénéficieront. « De cette manière, les petites et moyennes entreprises peuvent tester des conceptions et des optimisations sans encourir des coûts importants. Nous fournissons également des tableaux de matériaux validés aux grandes entreprises pour leurs propres calculs, tout en leur offrant le service de simulations de produits et de processus par nos experts FEM. Cela leur permettra de gagner du temps dans la phase de planification et de développement du produit », explique M. Köhl.

LA MÉTHODE DES ÉLÉMENTS FINIS CONTRIBUERA À LA DURABILITÉ DANS LE SECTEUR

Avec la méthode FEM, thyssenkrupp Rasselstein utilise une technologie qui a déjà été appliquée dans d’autres secteurs à haute performance : « Jusqu’à présent, la méthode FEM a surtout été utilisée dans le secteur automobile ; elle est nouvelle dans le secteur de l’emballage », explique Ioana Weinand. L’ingénieur de développement est responsable de la mise en œuvre de la méthode des éléments finis chez thyssenkrupp Rasselstein, ainsi que de l’application des possibilités de simulation dans les projets clients et internes. L’équipe FEM de Rasselstein est actuellement soutenue par un doctorant, qui fait avancer la caractérisation des aciers d’emballage d’une manière fondamentale et scientifique en collaboration avec l’université d’Erlangen.

Le FEM est la pièce maîtresse d’une stratégie de numérisation globale grâce à laquelle thyssenkrupp Rasselstein GmbH accroît l’efficacité et l’agilité de ses processus. « Nous sommes persuadés que l’EMFF contribuera à accroître la durabilité dans le secteur de l’acier et de l’emballage.

Bientôt, nous ne pourrons plus concevoir le secteur sans la méthode des éléments finis. C’est pourquoi nous nous concentrerons encore davantage sur la FEM à l’avenir, car nous voulons être à l’avant-garde du développement de cette technologie innovante », souligne M. Köhl.