Toyota Motor Corporation (Toyota) annonce le développement conjoint d’une technique innovante de coulée d’aluminium qui améliore à la fois le milieu ambiant en usine et les performances de la pièce. Cette nouvelle technique lui a valu le Prix Okochi Memorial dans la catégorie Production, à l’occasion de la 66e (2019) remise de ces prix décernés par la Fondation Okochi Memorial. Chaque année, la Fondation récompense des réalisations remarquables obtenues en recherche et développement, en productique, ou encore en technologies et systèmes de production. Cela faisait trois ans que Toyota n’avait pas reçu ce prix prestigieux, son douzième Prix Okochi Memorial toutes catégories confondues.
Toyota met en place différentes initiatives afin de « Tendre vers zéro émission de CO2 pour les sites de production », le défi n° 3 du Toyota Environmental Challenge 2050 lancé en 2015. Alors que l’électrification des véhicules progresse, les moteurs thermiques devront eux aussi évoluer – par exemple via des technologies qui leur permettront d’atteindre un rendement élevé. Ces deux raisons ont amené Toyota à imaginer une solution absolument inédite de coulée d’aluminium pour fabriquer des culasses, qui améliore en outre les performances du moteur.
Les canaux d’eau de refroidissement d’une culasse sont d’ordinaire formés au moyen d’un moule constitué de sable et de colle : le noyau. Cette colle est généralement un matériau organique, la résine phénolique. Le process de fonte dégage alors de fortes odeurs et de la fumée dont le traitement nécessite un important équipement de désodorisation.
Fabrication d’une culasse
Si l’on veut améliorer les performances du moteur, il faut augmenter la capacité de refroidissement de la culasse en amincissant les canaux d’eau et en leur donnant une forme plus complexe. L’utilisation d’une colle minérale est un bon moyen d’éliminer les fumées et odeurs mais, jusqu’à présent, aucun procédé de fabrication du noyau n’autorisait les formes complexes ni le réemploi du sable.
Structure des canaux de refroidissement d’une culasse
La technique de coulée d’aluminium inaugurée par Toyota en première mondiale fait appel à un matériau minéral, le silicate de sodium (verre soluble), qui ne produit ni odeurs ni fumée. En outre, elle permet de façonner des formes complexes et de régénérer le sable. L’utilisation du verre soluble, qui n’est pas sujet à la dégradation thermique, pour coller le sable a divisé par cent au minimum la concentration d’odeurs pendant le moulage, réduisant ainsi le recourt à des équipements de désodorisation. De plus, sous l’effet des tensio-actifs, le mélange à base de sable prend une consistance mousseuse et gagne en fluidité, ce qui permet de former dans la culasse des canaux d’eau de refroidissement minces et complexes. Cette solution facilite grandement la production en série de nouveaux moteurs atteignant un rendement de 41 %. Enfin, cette solution permet de baisser la température de traitement du sable, réduisant ainsi pour plus de moitié les émissions de CO2 par rapport aux procédés traditionnels.
Fluidité comparée du sable
Des culasses moulées selon cette technique sont actuellement en circulation dans le monde entier. À l’avenir, Toyota compte promouvoir cette nouvelle technique plus largement en interne, mais aussi auprès d’autres entreprises. Le Groupe entend ainsi relever de nouveaux défis pour contribuer à l’avènement d’une société durable, en s’efforçant d’apporter des effets positifs à la terre et à la société.
