A3TS Marseille – 2013

Pour les industries automobiles, Olivier Delcourt de PSA, a montré l’importance des contraintes réglementaires dans le futur. Leur évolution impose, d’une part, une diminution drastique de la masse des véhicules et donc des sous ensemble et pièce ; et d’autre part, à cause de cette contrainte et du développement des nouvelles sources d’énergie (électriques hybrides), de nouveaux domaines de compétence.

Pour rendre possible des  diminutions de masse, il faudra : améliorer la pertinence des filières calcul ; augmenter la performance intrinsèque des matériaux ; diminuer les dispersions produit et process  (et notamment améliorer les frottements) ; développer des approches « systèmes » de conception globale utilisant si nécessaire des composants multimatériaux. En ce qui concerne les domaines de compétence nouveaux, il conviendra de développer en particulier ceux liés à la conductivité, l’étanchéité, à la corrosion et aux méthodes d’assemblage et d’analyses. Enfin, d’autres facteurs seront importants pour la compétitivité et notamment les difficultés et tensions liées au marché des matières premières qui imposeront de prendre des dispositions d’harmonisation des nuances, de groupement d’achats, de valorisation des sous produits, et une certaine flexibilité dans les substitutions de matière.

Daniel LECURU d’Eurocopter, a présenté pour le domaine aéronautique, et dans le cas des pièces dynamiques d’hélicoptères, les grands enjeux, les contraintes et les orientations dans le domaine des matériaux et de leurs traitements. Cinq  grands axes pour le futur ont été définis : L’augmentation des  performances avec une demande pour des transferts de charges de plus en plus élevés et de meilleurs rendements pour lesquels il faut développer des grandes duretés de surface, de bas coefficients de friction et de hautes résistances spécifiques ; La sécurité des hélicoptères qui impose des temps de fonctionnement sans lubrification et des conceptions permettant de résister aux dommages et nécessite le développement de matériaux et traitements résistants aux températures élevées, aux rupture brutales ou de fatigue(bas da/dn, ΔK) ; La nécessité de réduire les coûts d’utilisation en améliorant les caractéristiques de fatigue et de corrosion ; La compétitivité qui oriente vers les matériaux à bas coût, les procédés simples et robustes, la réduction des masses et l’intégration des fonctions ; les contraintes écologiques (REACH, réduction des consommations et du bruit) qui pour les matériaux et traitements se traduisent par la nécessité de processus de fabrication propres et l’amélioration des frottements. Dans tous ces domaines de nombreux exemples et orientations sont venus illustrer le propos

Pierre-Yves LE BOULC’H de la DCNS, après avoir rappelé l’importance, la diversité et les importantes perspectives d’avenir du domaine Maritime, a présenté les principales activités de la DCNS. Cet organisme réalise l’architecture de systèmes, leur l’ingénierie globale de la conception à la réalisation et le soutien aux services opérationnels. La DCNS intervient dans de multiples domaines : construction de sous-marins, navires dont des frégates, torpilles et autres armements et dans l’énergie (nucléaire civile ; énergies renouvelables). Pour faire face à ces enjeux, cet organisme a développé une politique d’innovation basée sur un pôle d’excellence technologique, des partenariats, un très fort investissement en R et D et le développement de produits nouveaux : Ecoship, frégates et sous marins de nouvelle génération, drones aériens, appareils de surveillance maritime etc. Le domaine des traitements des matériaux  fait l’objet de développements particuliers, notamment pour améliorer : la protection (anti corrosion, antifouling, contre la chaleur et le feu); la décoration des locaux de vie et techniques (peinture, décapage, passivation) ; le fonctionnement des mécanismes  (diminution du frottement, amélioration des propriétés mécaniques, de l’étanchéité) ; la furtivité.

Une présentation complète par SAFRAN du nouvel IRT M2P centralisé en LORRAINE a permis d’entamer cette session de conférences avec une vision nouvelle et collaborative entre les industriels, la recherche et les pôles universitaires. OVAKO a posé les bases des solutions innovantes proposées dans le domaine des aciers avec les prémices d’une vision plus mondiale à la demande des donneurs d’ordre. La deuxième thématique portait plus sur la concurrence nouvelle entre matériaux dans un souci d’allégement accru. Elle a permis d’aborder des alliages d’aluminium/lithium dont les caractéristiques proposées par CONSTELLIUM sont très performantes ainsi que les applications magnésium par le groupe ANTOLIN qui a dressé des nouvelles solutions porteuses d’avenir. La vision mondiale des renforcements mécaniques était un thème important qui a été abordé par la suite dans un contexte concurrentiel accru. Le renforcement mécanique par grenaillage présenté par WINOA est l’exemple même avec des solutions performantes et disponibles sur les principaux continents du globe. De son côté la société  EFD a bien montré les adaptations à mener et les moyens  en fonction des contraintes techniques et normatives mondiales, en s’appuyant sur des exemples concrets. Pour terminer la session, les aspects économiques des traitements de surfaces afin d’améliorer les propriétés tribologiques ont été abordés. En premier lieu la société HEF a brossé les solutions DLC et leurs disponibilités à l’échelle mondiale. Ensuite SULZER (Lauréat, et 1er du prix A3TS) a proposé un ensemble de techniques performantes basées sur le PVD et PA-PVD. La société RUBIG pour sa part a montré l’intérêt pour les transmissions de la nitruration ionique. Cette journée s’est clôturée par une présentation de PSA Peugeot Citroën sur les leviers de gains en masse et de CO₂ pour les nouveaux moteurs par l’utilisation de revêtements projetés. Ainsi cette session de conférences a clos une journée exemplaire par la richesse des sujets techniques et par une vision mondiale soulignant l’importance du développement industriel et technique à l’international.

P.ROLLAND, direction DE-TC, RENAULT, a présenté la politique de substitution des substances visées par REACH, mise en place depuis 2009 par RENAULT. Après avoir rappelé que la durée de vie série est de 7 années et la durée de vie de 10 années,i l a été précisé le planning de remplacement : 3 à 7 ans pour la recherche de solutions, 3 ans pour la préparation de la phase industrielle et 2 ans pour la sustitution dans les pièces. D’autre part, le risque est difficile à maitriser pour RENAULT du fait de l’externalisation de la production. L’exemple donné est celui du tri-oxyde de chrome : L’entrée de ce produit dans l’annexe XIV de REACH provoquera son interdiction  d’utilisation en Europe à partir du 21/09/2017, sauf si une autorisation est accordée à l’utilisateur. Les conséquences sont nombreuses :

Chromage dur : tiges de soupape, segments coup de feu et racleurs, tiges d’amortisseurs, tiges d’articulation de capot …

Anodisation sulfo-chromique des pistons

Chromage décoratif : logos, pommeau de levier de vitesse, gâches de porte, pêne de verrouillage de ceinture de sécurité,…

Certaines pièces possèdent des solutions alternatives, mais pour d’autres des études R&D vont devoir être relancées car il n’y a pas  de solution de remplacement satisfaisante pour le moment.

I.OUJADOU, ALSTOM Transport, a débuté son exposé par un rappel très clair de l’impact de REACH sur les traitements de surface et plus particulièrement sur ceux utilisés par ALSTOM Transport :

* le chrome dur, via le chrome hexa valent  dans les transmissions de bogie

* la passivation, via le chrome trivalent

* le dépôt de nickel, via l’acide borique

* le dépôt d’or, dans les circuits imprimés, via l’acide borique, le dichromate de potassium

* les retardateurs de flamme, les plastifiants….

Il a ensuite été indiqué que, dans une perspective industrielle, il fallait envisager de 2 à 3 années pour valider une solution de substitution, 1 année pour la pré-industrialisation et 2 années (25 trains) pour la phase de production. Ces délais très longs couplés avec la complexité des recherches à mener, nécessitent une large anticipation qui est rendue difficile, en particulier, par le manque de visibilité concernant l’évolution de la réglementation (produits SVHC) ainsi que par la présence éventuelle de ces produits dans les procédés mis en œuvre chez les fournisseurs.

C.LIGNET, GIFAS, a présenté un état de la mise en œuvre de la réglementation REACH, au niveau des industries aéronautiques et spatiales. Il a été précisé que le secteur est impacté par l’interdiction à court terme de certaines substances, notamment des chromates utilisés pour des traitements de surface spécifiques et que malgré la recherche de solutions alternatives des substances ne peuvent pas être substituées à temps. Il est alors nécessaire de réaliser le montage de dossiers d’autorisations très complexes.

René CATHIARD, responsable R&D, LISI AUTOMOTIVE, a fait un exposé particulièrement intéressant, mené avec brio et humour, centré sur le « produire propre avec REACH :

« Dans un projet de traitement de surface, on ne passe plus pour un doux rêveur quand on propose d’emblée de faire une installation à zéro rejet.

Supprimer ou réduire les opérations de dégraissage et de décapage en sortant des pièces propres des opérations en amont.

Livrer des pièces propres à l’opération suivante, comme on livre des pièces conformes.

C’est quelquefois un choix entre la peste et le choléra. Par exemple dans le choix entre un revêtement électrolytique (effluents liquides) ou un revêtement lamellaire (COV, consommation d’énergie).

C’est souvent une opportunité de réduction des coûts. »

GUILLAUME LARRIEU, CHEMETALL France, a ensuite présenté un exposé  sur le remplacement des préparations avant peinture contenant des sels de nickel. A savoir, les procédés de phosphatation cristalline tri-cation multi-matériaux et de phosphatation manganèse.

Les sels de nickel, en particulier les nitrates, sont classés cancérigènes catégorie 1 et reprotoxiques catégorie 2. Ces sels sont utilisés dans les procédés de phosphatation tri-cations. Ils se déposent, sous forme de Ni ou Zn-Ni, à l’interface substrat / couche de phosphatation et conduisent à améliorer l’adhérence sur l’acier, en particulier sur HDG.

Les solutions de remplacement présentées par CHEMETALL, mise à part la phosphatation bi-cations (Zn-Mn) classique, sont les gammes de phosphatation tri-cations (basé sur des sels de zirconium et de titane) et les sol-gels, gamme OXILAN, et font l’objet d’agrément automobile (PSA, RENAULT partiellement), bâtiment (QUALICOAT) et MILITARY STANDARDS.

Yves MARCEL, groupe BONNANS, a présenté un résumé des travaux menés conjointement entre  Le GROUPE BONNANS et le comité surfaces de l’association titane sur une nouvelle génération de bains de dissolution chimique du titane, destinés principalement à décaper avant anodisation ou non et à éliminer la couche alpha-case obtenue lors de l’utilisation éventuelle de procédés haute température. L’enlèvement de matière nécessaire varie selon les cas, de 2 à 3 µm pour les applications décapage avant soudure ou anodisation, 10 à 15 µm pour la préparation de surface avant ressuage, 20 à 30 µm après formage à chaud, 50 à 150 µm pur l’enlèvement de la couche alpha-case et jusqu’à 3 mm dans le cas de l’usinage chimique.

Cette étude a portée sur la caractérisation de solutions commerciales disponibles industriellement. Le bain de référence est constitué d’un mélange HNO3 / HF > 1% et les bains testés sont du type FB / H2O2, F/H2O2 et un 3^ème bain en cours de développement. Les performances qualité sont considérées comme équivalentes à celles obtenues avec le bin de référence, les performances environnementales sont positives. En particulier, les formulations étudiées contiennent toujours des fluorures, mais avec une concentration <1%. De ce fait le classement « SEVESO » de ces bains est abaissé. Leur coût est par contre sensiblement augmenté. Il reste, entre autre action, à lancer un processus de qualification aéronautique du bain F/H2O2, qui a été finalement sélectionné.

Claude ROBERT, GROUPE GALVANOPLAST, a fait un exposé sur le remplacement des sels de cobalt dans les passivations blanches, incolores ou noires, utilisées sur dépôt de Zn, Zn-Ni et Fn-Fe.  Dans ces formulations, le cobalt est présent sous forme de di-nitrate, sulfate ou chlorure. Ils permettent d’augmenter la résistance à la corrosion et la tenue à la température.

Actuellement, les formulateurs proposent des solutions de remplacement avec des résultats identiques ou inférieurs, selon le type de dépôt.  Ces solutions de remplacement sont basées sur des passivations nanoparticules (silicium) ou des inhibiteurs de corrosion métalliques ou organiques. Dans le cas du dépôt Zn-Ni, en vrac ou à l’attache, les performances en tenue à la corrosion, à la température et le coefficient de frottement (obtenu avec une finition spécifique) restent au-dessus des seuils spécifiés.  Par contre, dans le cas du dépôt de zinc alcalin, la résistance à la corrosion est à la limite des spécifications et la situation est aggravée en cas de dégazage, la résistance à la température est en effet également diminuée.

J.MIERMONT, responsable R&D, groupe MÄDER, a développé les résultats obtenus par la mise au point d’un revêtement « vert » pour la protection à haute température de l’acier, dans le cadre du projet collaboratif PHIACRE.

Le revêtement est destiné à la protection anticorrosion sacrificielle des pièces en acier situées dans des zones extérieures ou chaudes, pouvant atteindre 550°C:

• arbres de compresseur et de turbine,

• carters et diffuseurs en acier,

• éléments de trains d’atterrissage,

• interfaces cellule/moteur et bords d’attaque chauds

Ce revêtement baptisé MADERBIND CF possède les caractéristiques suivantes :

revêtement bi-composant, hydrodiluable,  inorganique et sacrificiel,

sans CMR (Cancérigène, mutagène, reprotoxique), sans Cr VI ni Cr III

sans COV (composés organiques volatils),

épaisseurs déposées : 25 – 70 μm selon les pièces, par pulvérisation pneumatique

La résistance à la corrosion peut dépasser 3000 heures d’exposition au BS neutre sans apparition de rouille rouge, avec un dépôt de 75 µm. Très bonne tenue au skydrol, à la température et à l’humidité.

Fabienne DELAUNOIS, Université de Mons, service de métallurgie,  a ensuite présentée une étude concernant l’évolution de la chimie d’un bain de nickel-bore en cours de dépôt. Les éléments étudiés sont l’agent réducteur NaBH4 et le stabilisant PbWO4. Cette étude a été précédée d’une explication très pédagogique sur les mécanismes en cause dans ce type de procédé.

Alain VIOLA, SAFRAN et Frédéric RAULIN, COVENTYA, ont clôturé cette manifestation par un état des lieux très complet sur les procédés de traitement de surface touchés par la réglementation REACH montrant que si pour certains procédés et  applications des substitutions existaient, avec le plus souvent un coût d’acquisition et d’exploitation en hausse, pour d’autres procédés et applications  il n’existait pas encore de solution satisfaisante. Des études collaboratives seront  nécessaires pour aboutir à des solutions de substitution valables techniquement et industriellement.

Il faut noter également la qualité du forum qui permet de valoriser les savoir-faire des sociétés liées au traitement des matériaux et celle des interventions technico-commerciales qui ont contribuées au succès de cette manifestation phare de notre profession.

Rendez-vous à REIMS en 2014 !

Nous étions 21 personnes…

Visite dans un premier temps du CEA où a été présenté le TORE SUPRA. Ce réacteur est le plus grand aimant supraconducteur tokamak (acronyme russe) au monde. Il est basé sur la fusion thermonucléaire visant à reproduire sur terre l’énergie des étoiles !!!

Contrairement à la fission nucléaire (technologie actuelle de nos centrales nucléaires mais également en pleine mutation avec les réacteurs de 3° génération type EPR) qui a besoin de refroidissement pour arrêter la réaction, la fusion nucléaire s’arrête d’elle-même si elle n’est plus alimentée et engendre très peu de rejets radio-actifs, d’où également un très gros intérêt écologique.

Le TORE SUPRA a été mis en fonction en 1988 et peut générer une puissance de l’ordre de 15MW, il obtient en 2003 le record mondial de durée avec un plasma de plus de 6 minutes dans lequel il a été injecté et extrait une énergie de l’ordre de 300kWh. Le record mondial appartient au JET en Grande-Bretagne avec un record mondial de 16MW produits pendant 1 seconde.

Les équipes du CEA participent à divers projets associés au Japon mais aussi à de nombreux développements pour ITER.

Pour info le CEA travaille aussi sur de Nouvelles Technologies de l’Energie (recherche sur l’H₂, production de carburants de synthèse et le solaire), la Biologie environnementale & Biotechnologie (métabolisme énergétique des micro-algues pour la production des biocarburants).

Après cette 1^ère visite, direction (à l’extérieur du CEA mais toujours sur le site de Cadarache) le site d’ITER.

Le projet ITER entre dans le cadre d’une collaboration scientifique sans équivalent dans l’histoire entre la Chine, l’Union Européenne, l’Inde, le Japon, la Corée, la Russie et les Etats-Unis, est en pleine construction. Décidé unanimement en 2005, le choix du site de Cadarache s’étend sur 180 hectares.

Le projet ITER s’appuiera sur l’expérience acquise avec le TORE SUPRA du CEA, le JET du Royaume-Uni, le JT-60 au Japon ou encore le TFTR aux Etats-Unis…

L’objectif de ce projet est de fabriquer un réacteur « expérimental » de fusion thermonucléaire et de produire à partir de la fusion du deutérium et du tritium – 2 isotopes de l’hydrogène – dix fois plus d’énergie (500MW) qu’elle n’en aura reçu.

Ce projet n’a pas pour vocation de produire de l’électricité à l’échelle industrielle mais bien de vérifier la faisabilité et rentabilité de ce type de centrale.

Ce n’est qu’ensuite que seront mis en construction les futurs réacteurs de production énergétique. Une production d’électricité prévue vers 2030…retour vers le futur !!!

La maîtrise de la fusion garantira à l’humanité l’accès à une source d’énergie inépuisable, sûre et pratiquement sans impact sur l’environnement.

ITER en quelques chiffres

Température de plasma : 150 millions de °C (température du soleil 15 millions de °C)

Température des bobines supra-conductrices : 4K (-269°C) soit quasiment la température du vide spatial

Volume de la chambre à vide : 840m³

Masse de la machine : 23 000 tonnes (le porte-avions Charles de Gaulle pèse 28 000 tonnes)

Hauteur du bâtiment tokamak : 57 m (plus haut que l’Arc de Triomphe de Paris)

Visite du site Eurocopter de Marignane par un groupe de 30 personnes, accompagné de Mrs Desmonceaux et Carron qu’il faut remercier pour leur accueil et leur disponibilité aux nombreuses questions.

Eurocopter est né en 1992 de la fusion de Deutsch Aérospace et Aérospatiale avant de devenir une filiale de EADS. A ce jour 54% des activités concernent le secteur public et parapublic. Le solde concernant le secteur militaire. Notons que l’Export représente 72% du CA. En 2012 pratiquement 12000 hélicoptères Eurocopter sont en vol dans le monde.

Après une présentation du groupe Eurocopter, la visite s’est portée sur une chaîne de montage d’appareils légers, une chaîne pour les appareils mi-lourds, la chaîne SuperPuma et le centre de compétences dynamic system (mécanique de transmission).

A noter que 1200 personnes en R&D collaborent pour permettre un premier vol d’un nouveau produit ou d’une nouvelle évolution chaque année. En 2012 cela représentait aussi pratiquement 12000 hélices en vol.

Un focus matériaux métalliques et traitements a été réalisé avec la visite de l’atelier mécanique (unité rotor et boîte de transmission), avec en particulier, des pièces en 16NCD13 cémenté, 32CDV12 nitruré, des procédés spéciaux dont de la nitruration profonde, des procédés de traitements de surface, et les carters en magnésium pour les boites de transmission pièces assez spectaculaires de part leur complexité et les précisions demandées (de l’ordre du micron!).

Les visiteurs ont quittés à regret le site, en soulignant tout l’intérêt qu’ils ont eut à s’approcher de ces magnifiques machines empreintes d’un tel savoir-faire et d’autant de technologies.

Une quinzaine de congressistes ont participé à la visite d’usine des aciéries d’Ascometal à Fos sur mer.

Le site de Fos est une usine sidérurgique appartenant à la filière électrique organisée autour d’une voie lingot.

Plusieurs familles de semi produits sont réalisés :

• Les gros produits, blooms laminés jusqu’à un calibre de 400X400mm2,
• Des gros ronds, jusqu’à un diamètre 325mm pour le forage pétrolier ou d’autres applications,
• Les produits moyens, billettes de forge (vilebrequins, bagues de roulement, tubes sans soudure…),
• Le fil de 5,5mm à 32mm  pour les activités ressort, billes de roulement, frappe à froid fabrication de visserie.

Depuis l’arrivée des ferrailles en passant par la fusion, suivie de la métallurgie secondaire et les mise en forme le circuit de la visite nous a permis d’entrer dans les entrailles de cette aciérie aux visages multiples : Fusion, affinage, coulée lingot, Blooming, les trains lourds, trains à fil.

Le parcours des matériaux jusqu’au semi produits est impressionnant aussi bien du point de vu visuel que de l’échelle de ces mécaniques gigantesques.

Nous avons pu approcher au plus près des installations grâce à une organisation sans faille.

Nous tenons à remercier toute l’équipe d’Ascometal pour leur accueil et leur professionnalisme.

Ces deux appels à projets s’appuient sur un nouveau modèle économique qui encouragent concrètement la mise en réseau d’acteurs (industriels, chercheurs notamment) sur un territoire donné, la recherche de l’innovation, la croissance des entreprises et la recherche de nouveaux marchés. La région Provence-Alpes-Côte d’Azur est une des 4 premières régions françaises dans le domaine de l’aéronautique et du spatial, aux côtés de Midi Pyrénées, de l’Aquitaine et de l’Ile de France. Trois ans après sa création, le Pôle Pégase réunit la majorité des acteurs de cette industrie en PACA et affiche des résultats très encourageants.

La force d’un réseau

Pégase est un réseau qui rassemble plus de 300 acteurs dont 190 entreprises majoritairement des TPE/PME mais aussi une dizaine de grands donneurs d’ordre. Un réseau qui concentre avec 18 000 emplois, 80 % des effectifs de la filière aéronautique et spatiale de la région PACA.

Un réseau qui s’étend au-delà des frontières de la région.

Une nouvelle vision de l’aéronautique et du spatial

Le pôle Pégase incarne une nouvelle vision de l’industrie aéronautique et spatiale. Animé d’un esprit pionnier, il facilite l’accès de cette grande industrie aux entreprises petites et moyennes par leurs tailles mais grandes par leurs compétences et leurs ambitions. Il encourage les partenariats improbables entre le monde de l’entreprise et celui de la recherche. Le pôle s’affranchit des frontières pour aller ouvrir de nouveaux marchés.

Il déploie des moyens pour permettre à ses membres d’accéder à ces opportunités et les concrétiser en chiffre d’affaires. La démarche du Pôle Pégase s’adresse à tous ceux qui par leurs idées et leurs compétences vont permettre de rendre les aéronefs plus performants dans leurs missions.

Vision et positionnement de Pégase

La vocation du Pôle PEGASE consiste à apporter et concrétiser de nouvelles pistes de croissance grâce à l’exploration de marchés qui ne se situent pas dans les champs d’intervention traditionnels de l’industrie aéronautique et spatiale française et mondiale. La vision du Pôle PEGASE : Devenir le leader mondial des nouveaux usages aérospatiaux

Les enjeux de ce positionnement

Le positionnement retenu par Pégase répond à trois enjeux majeurs :

● La nécessité de positionner l’industrie aéronautique et spatiale française sur des filières porteuses nouvelles où elle est encore peu présente.

● La volonté de valoriser les atouts dont dispose la région Provence-Alpes-Côte d’Azur, en particulier sa diversité technologique.

Pégase s’appuie sur les excellences régionales et constitue un efficace vecteur de développement pour celles ci, notamment celles relayées par d’autres pôles de la région PACA.

● La volonté d’optimiser les retombées de l’industrie aéronautique et spatiale en « diffusant» ses innovations à d’autres secteurs économiques, comme le secteur naval.

www.pole.pegase.com