Une solution intelligente

La jeune pousse berlinoise Mitte a développé une machine qui filtre l’eau du robinet et la minéralise. Son utilisation est principalement destinée aux endroits où l’eau du robinet n’est pas vraiment potable. Le joint entre la cartouche de gaz et la valve de détente au niveau de l’appareil devait compenser une plage de tolérances hors du commun – ce qui n’était pas petite chose sur le plan technique. Les développeurs de Schwalmstadt se sont mis à la tâche et ont trouvé une solution de joint intelligente.

Des études actuelles montrent que la qualité de l’eau potable diminue dans le monde entier. De plus en plus de substances nocives, des microplastiques, mais aussi des bactéries, des virus, des composés organiques et anorganiques, des pesticides, des médicaments et des hormones polluent l’un des produits alimentaires pourtant les plus importants qui soient. La jeune pousse berlinoise Mitte s’est attaquée à ce problème et a développé une machine à usage domestique, capable de filtrer l’eau du robinet et de l’enrichir en sels minéraux et oligoéléments. Elle pourra être utilisée partout où l’eau du robinet n’est pas toujours potable ou pas agréable à boire. La mise sur le marché de cet appareil s’avéra toutefois difficile. Point critique : des problèmes pour réaliser une étanchéité fiable au niveau de la transition entre la valve de la cartouche de gaz et la valve de détente de l’appareil. Les hauteurs de raccordement des valves pour les cartouches à gaz n’étant pas normée, il fallait compenser ici une plage de tolérance inhabituelle.

Début avril, le client s’adressa à FST par l’intermédiaire du formulaire de contact. « C’était une demande qui ne pouvait pas être traitée de manière standard », explique Ulrich Wüstenhagen, Développement produits Systèmes pneumatiques. « Il n’y avait pas de spécifications exhaustives. Il nous a fallu cerner peu à peu de nombreux détails, et ce alors que le temps pressait. » Le problème à résoudre : une bouteille de CO2 est vissée dans l’appareil, à la valve en laiton, par l’intermédiaire d’un filetage trapézoïdal. Dès que la cartouche de gaz est à son point d’attache, du gaz carbonique est maintenu en permanence à 60 bars à l’intérieur du joint. Le CO2 pénètre alors – dans des proportions différentes selon le choix du matériau – dans le joint. En cas de détente brutale à la pression atmosphérique, le gaz s’échappe à nouveau du matériau d’étanchéité, ce qui peut entraîner des endommagements considé- rables du joint – on parle alors de décompression explosive.

Il fallait donc trouver un matériau adapté à cette plage de pression et disposant de plus d’une homologation alimentaire. Pour ce faire, les spécialistes de matériaux sur place et à Weinheim furent consultés. Étant donné qu’aucun résultat de tests n’était disponible pour les matériaux envisageables pour la problématique décrite et que de vastes séries d’essais auraient dépassé le temps imparti, il ne restait plus qu’une approche empirique – pratiquement par la méthode du tâtonnement, directement sur l’objet.

LE POLYURÉTHANE RÉSOUT LE PROBLÈME

Ces essais eurent lieu chez le constructeur, avec des variantes de joints fabriquées à court terme par Freudenberg Xpress®, par usinage par enlèvement de copeaux.

Finalement, deux types de matériaux furent retenus en sélection finale : des EPDM de duretés diverses, ainsi qu’un polyuréthane relativement dur. De premiers essais chez le client permirent de tester tout d’abord l’étanchéité à long terme, donc la résistance au CO2 et à la décompression explosive. De plus, il fallait que le remplacement de la cartouche puisse être réalisé facilement par l’utilisateur, sans qu’une quantité de gaz notable ne s’échappe. Des échantillons traités en conséquence permirent de constater qu’un revêtement peut être efficace pour réduire le couple de frottement et faciliter la manipulation. À l’aide de l’analyse par éléments finis, les ingénieurs d’application Patrick Kinsch et Mert van Dawen étudièrent des variantes de joints conçues par Alexander May, Design Engineer. Les résultats permirent de comparer le comportement de chaque matériau en relation avec la géométrie du joint à la pression correspondante, de déterminer si les déformations et sollicitations locales restaient dans les valeurs admissibles, et le couple de frottement prévisible.

Depuis, une géométrie de joint en polyuréthane a été testée avec succès et une pré-sé- rie d’environ 1.000 pièces fabriquées par Freudenberg-Xpress® a été livrée au client. L’étape suivante sera la fabrication et l’échantillonnage d’un outil de moulage par injection, déjà commandé, qui devra permettre une production en série rentable. « Compte tenu de la situation de départ, plutôt complexe, nous sommes parvenus avec une rapidité étonnante à une solution opérationnelle – également grâce aux idées et aux contributions pragmatiques des divers membres de l’équipe », résume Ulrich Wüstenhagen.