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FOAM – Modélisation et fabrication de mousses métalliques pour applications multifonctionnelles
Code projet : R1B2084
Le projet
Soutenu par l’ANR dans le cadre des « Matériaux Fonctionnels et Procédés Innovants », le projet FOAM a fait l’objet d’un séminaire de présentation le 10 mars 2016 à Chaville, au cours duquel les résultats scientifiques et techniques du projet ont été présentés par CTIF, pilote du projet, associé aux partenaires industriels (TN International, Mota, MERSEN) et académiques ((INSA MATEIS, ARMINES, CTIF, IUSTI, CentraleSupélec)) du projet.
Modélisation paramétrique de la mousse Bloc aluminium Logiciel SMARTFOAM ®
Les mousses métalliques obtenues par voie de fonderie mises au point par CTIF sont assez récentes (2005). Les travaux du projet FOAM ont porté sur la caractérisation fine de leurs performances fonctionnelles, les règles métier pour leur production en fonderie et les outils logiciels nécessaires au dimensionnement des pièces. Deux domaines d’applications ont été spécifiquement étudiés; l’absorption d’énergie (lors d’un crash) et la capacité d’échange thermique (fluide circulant dans le réseau de pores ouverts). Des mousses d’acier (GX2CrNi19-11 et GX5CrNiCu16-4), d’alliage d’aluminium (aluminium pur et Al Si7Mg0,3) et de cuivre pur ont été étudiées et produites (éprouvettes et démonstrateurs).
Les résultats
Les partenaires académiques ont développé des modèles de comportements, des outils de simulation et des outils métier (logiciel SMARTFOAM) qui ont permis aux partenaires industriels de pouvoir dimensionner et réaliser des démonstrateurs industriels.
Différents outils et méthodologies ont été utilisés : La tomographie (INSA MATEIS) a tout d’abord permis d’analyser finement la géométrie (taille de pores, anisotropie, taux de porosité) et les imperfections internes sur des échantillons de petite taille en différents matériaux (aluminium, acier, alliage cuivreux) et d’alimenter la modélisation thermique. Ensuite, l’infiltration et la solidification du métal liquide ont été modélisées (CentraleSupélec) à l’échelle microscopique (OpenFOAM), puis la solidification décrite à l’échelle macroscopique (COMSOL).
Les caractérisations morphologiques (iMorph), l’étude et la modélisation du comportement thermo-hydraulique (IUSTI) et en compression quasi-statique et dynamique des mousses ont été réalisées. Enfin, les règles métier fonderie et le pré-dimensionnement fonctionnel (crash et thermique) ont été implémentés dans le logiciel SMARTFOAM (CTIF). Enfin, des démonstrateurs industriels ont été réalisés et caractérisés, dans les domaines (d’absorption d’énergie et d’échange thermique) où les mousses métalliques peuvent apporter des gains fonctionnels importants.
Un outil de pré-chiffrage du coût de réalisation industrielle d’une pièce a également été développé (CTIF).
Projet conventionné ANR N° ANR-10-RMNP-0018
