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Interview d’Yves Gaillard, ingénieur projet à CTIF

07/03/2016

Yves Gaillard (CTIF)  présente  les nouvelles  applications des mousses métalliques. Rencontre avec un passionné.

Quels sont les marchés et les applications identifiées pour les mousses métalliques ?

Les mousses métalliques sont des matériaux formidables, car elles permettent de nombreuses applications. Historiquement, les mousses en nickel étaient destinées aux batteries d’accumulateur. Aujourd’hui la compression et l’absorption d’énergie est une des applications de ces matériaux. En effet, le comportement très particulier des mousses est intimement lié à sa courbe de compression, très caractéristique, qui présente un plateau de déformation à contrainte constante et autorise donc une utilisation pour ce type d’application. Pour les applications en crash, la valeur de contrainte du plateau reste la caractéristique la plus importante puisqu’elle pilote l’énergie absorbable pour un volume de mousse donné. Cette valeur est généralement exprimée en fonction de la nature et de la densité de la mousse, souvent sur la base d’essais de compression. La seconde application la plus évoquée est sans doute l’échange thermique réservé aux structures à pores ouverts.

Les mousses métalliques peuvent également être utilisées en balistique, généralement sous forme de composites intégrant des mousses d’aluminium à pores fermés. Ces structures qui sont composées d’une âme en mousse entourée de feuilles plus résistantes  souvent en acier, présentent des possibilités intéressantes pour les applications pare-balles. Dans ce domaine, les mousses métalliques sont également utilisées comme absorbeur d’énergie cinétique (effet de souffle). Les études menées indiquent de bonnes propriétés d’absorption de l’âme en mousse qui  limitent fortement les déformations. Les composites CTIF Alumine-Alumium pourraient se révéler intéressants dans ce domaine.

Autres champs d’application des mousses métalliques :

  • Le design. De nombreux designers sont séduits par l’esthétique  de ces matériaux.
  • L’éclairage où les mousses permettent une évacuation du flux thermique isotrope et augmentent la durée de vie des LED.
  • Les séparateurs air/huile, avec l’avantage d’une bonne dissipation de puissance dans les transformateurs électriques, les réacteurs chimiques ou les colonnes de distillation.
  • Le stockage de la chaleur pour les énergies renouvelables.

Quels sont les alliages les plus utilisés pour leur  fabrication ?

L’aluminium est logiquement le matériau le plus souvent utilisé, du fait de sa relative facilité de mise en forme pour réaliser la mousse métallique. Enfin, l’acier, bien que plus difficile à mettre en œuvre, est un matériau très intéressant du fait de son comportement ductile et de sa valeur plateau élevée.

Quelles sont les compétences de CTIF dans le domaine des mousses métalliques ?

CTIF travaille depuis 2003 sur les mousses métalliques, il a d’ailleurs déposé cinq brevets ainsi qu’une marque déposée CastFoam® pour laquelle  CTIF a déjà  licencié plusieurs entreprises.

Différentes études nous ont permis de beaucoup progresser dans ce domaine. Je pense notamment aux travaux effectués en 2008 à CTIF par Jonathan Dairon pour son sujet de thèse qui portait sur une nouvelle technique d’élaboration de mousses d’acier. Le projet ANR FOAM (convention ANR FOAM N° RMNP-018) sur la modélisation et la fabrication de mousses métalliques pour des applications industrielles, que nous avons mené avec des partenaires industriels et universitaires, nous a également permis d’approfondir nos connaissances théorique et pratique  pour le développement et le transfert industriel des mousses. Enfin la fabrication par CTIF de plusieurs centaines de prototypes dans différents matériaux nous a permis de transférer notre savoir-faire pour des applications industrielles.

Quels sont les nouveaux développements pour élargir le domaine d’application des mousses et optimiser leur fabrication sur le mode industriel ?

Aujourd’hui, l’aspect thermique a été bien analysé grâce au projet ANR-FOAM ; on sait parfaitement prévoir le comportement d’une mousse en fonction de sa morphologie. Il faudrait implanter les modèles développés par l’Université des Systèmes Thermiques Industriels de Marseille dans des logiciels de simulation pour permettre de dimensionner des échangeurs.

Le comportement en compression mécanique en crash des mousses est quant à lui moins avancé car le problème est plus complexe. Trois approches sont possibles : l’approche fondamentale, l’approche par la simulation mais actuellement on se heurte aux limites des capacités des logiciels des calculateurs et enfin  l’approche pragmatique, par plan d’expérience, en modifiant les différents paramètres morphologiques de la mousse.

La journée que CTIF organise sur les mousses métalliques le 10 mars prochain sera l’occasion de mettre en valeur leur fabuleux potentiel. Un événement à ne pas manquer.

En savoir plus sur la R&D mousses métalliques de CTIF.

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Mousses métalliques CastFoam®

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