CIMATTS – décembre 2009

Parc expo Mulhouse
10 & 11 novembre 2009

Les traitements thermiques et de surface appliqués aux matériaux des véhicules de demain

Près d’une centaine de participants dont les étudiants du Lycée Saint-Louis et de L’IUT de Mulhouse étaient présents au Parc Expo de Mulhouse et ont suivi avec intérêt les différentes interventions. Rappelons que ces journées étaient organisées en partenariat avec les Pôles de compétitivité MATERALIA et VEHICULE DU FUTUR ainsi que l’association Suisse SVW/ASTT et le LERMPS.

Les véhicules de demain ce n’est pas un scoop devront être plus performants : moins polluants donc moins consommateurs d’énergie donc plus légers à puissance égale. Cela repose sur la capacité à trouver des solutions matériaux traitements générant des économies de consommation via des qualités de surface aux faibles pertes par frottement, des résistances mécaniques plus élevées à masse égale ou permettant de réduire la masse.
Il n’y a pas de révolution mais l’affirmation des démarches engagées depuis quelques décennies.
Ainsi le grenaillage de précontrainte confirme chez PSA sa capacité à augmenter la puissance des boîtes de vitesse.
Les nuances d’acier sont affinées pour offrir des résistances élevées comme sur les vis à haute résistance de la classe 14,9 sans risque de rupture différée avec des nuances moyennement alliées (LISI AUTOMOTIVE-PSA-ARCELOR-MITTAL) ou sur les aciers de nitruration pour garantir une répartition optimum des contraintes de compression (ENSAM – AUBERT ET DUVAL). Les aciers JOMASCO développés par ASCOMETAL à dégressivité linéaire de trempabilité jominy permettent de mieux maîtriser les déformations lors des traitements thermiques des engrenages de boîte de vitesse et de différentiels.
Les technologies de type nitrocarburation post-oxydée ne sont pas récentes mais restent une voie à exploiter à partir des exemples connus (BODYCOTE). Les procédés en émergence comme les dépôts minces à hautes caractéristiques de dureté et qualités tribologiques (DLC et dérivés multicouches) sont maintenant industriels non seulement pour les applications haut de gamme en F1 mais également sur les véhicules courants, principalement les diesels haute pression et moteurs essence à injection directe avec des gains de l’ordre de 1% des émissions de CO2 (HEF – ION-BOND). La texturation des surfaces afin d’en améliorer la portance et la lubrification est aussi une voie exploitée par HEF. Le fabricant de roulements à rouleaux TIMKEN annonce une augmentation des performances grâce à l’application de couches minces dont il garde la confidentialité quant à leur nature.
Des innovations matériaux existent aussi dans le domaine des non-ferreux notamment pour répondre à des exigences d’environnement. La Sté SWISSMETAL a développé un alliage CuNi15Sn8 à durcissement structural remplaçant les cupro – béryllium (CuBe2), obtenu par une métallurgie particulière (OSPRAY) consistant à une pulvérisation de poudre liquide se solidifiant rapidement en masse, complétée par une extrusion à chaud.
Dans une perspective plus prospective la Sté QUERTEC propose une mise en œuvre simple de l’implantation ionique dont la multitude des possibilités selon les ions implantés offre des possibilités multiples à découvrir. Ces implantations créent des nanocouches de type céramique qui modifient fondamentalement les propriétés des surfaces autant sur les élastomères comme les balais d’essuie-glaces que sur les alliages métalliques (alliages d’aluminium implantés d’azote pour créer une micro-couche de nitrures d’aluminium).
Le LERMPS développe des couches minces susceptibles de trouver des applications dans les pots catalytiques mettant en œuvre des perovskites de lanthane polarisés, en remplacement des métaux nobles.
Globalement les pistes de développement doivent répondre à une démarche systémique sans a priori comme cela fut présenté par le projet de véhicule électrique urbain en libre service (FAM Etupes), devant répondre à de multiples critères d’usage, de fiabilité, de légèreté. Dans le domaine de la légèreté le matériau le plus performant n’est pas nécessairement celui qu’on croit, ainsi la roue en acier est plus légère que la roue en aluminium, les portes en tôle d’acier sont plus légères que des panneaux en matériaux synthétiques. L’acier confirme son rôle de matériau du futur !
Les aspects recyclage contenus dans l’éco – conception ne sont pas à oublier et par rapport à ce critère les solutions associant différents matériaux en revêtement sont moins adaptées que les solutions mettant en jeu des transformations structurales. Les techniques d’amorphisation superficielle par refusion laser peuvent être une voie.
J.P Durand de MAGETEX dans une perspective macro économique se livre à une réflexion sur les composantes croisées des facteurs mondialisation, raréfaction des ressources, réduction des émissions et développement durable devant susciter une innovation durable. Certains domaines deviendront élitistes et laisseront la place aux industriels des pays développés victimes de la délocalisation des procédés banalisés pour mettre en œuvre des procédés de niches.