Les mousses métalliques par voie de fonderie

Le projet collaboratif FOAM mené par les équipes de CTIF et financé par l’Agence Nationale de la Recherche a été achevé en septembre 2015. Les résultats obtenus ont permis d’apporter un cadre structurant autour des mousses métalliques obtenues par voie de fonderie.

Un projet qui associe huit partenaires

Le projet, dont CTIF était responsable scientifique et coordonnateur, associait des partenaires universitaires : IUSTI, ARMINES Mines ParisTech, CentraleSupélec, INSA MATEIS Lyon et des industriels : MERSEN, Mota, TNI.

De nouveaux domaines d’applications

Deux domaines d’applications des mousses métalliques ont été spécifiquement étudiés ; il s’agit de l’absorption d’énergie (lors d’un crash) et de la capacité d’échange thermique (fluide circulant dans le réseau de pores ouverts). Des mousses d’acier (GX5CrNiCu16-4), d’alliage d’aluminium (aluminium pur et Al Si7Mg0,3) et de cuivre pur ont été étudiées et produites (éprouvettes, démonstrateurs).

Projet FOAM – Modélisation de la cellule d’un pore

Outils et méthodologies

Différents outils et différentes méthodologies ont été utilisés par les partenaires pour mieux comprendre et simuler les caractéristiques des mousses métalliques. La tomographie (INSA MATEIS) a tout d’abord permis d’analyser finement la géométrie (taille des pores, anisotropie, taux de porosité) 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).

Compression sur mousse d’acier (tomographie)

Blocage de l’écoulement dans un capillaire

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. Une base de données virtuelle (10 000 échantillons) et différents modèles thermiques et d’écoulement ont été développés. Un modèle de comportement élasto-plastique a été construit.
Les règles métiers fonderie et le pré-dimensionnement fonctionnel (crash et thermique) ont été implémentés dans le logiciel SMARTFOAM. Enfin des démonstrateurs industriels ont été réalisés et caractérisés. Un outil de pré-chiffrage du coût de réalisation industrielle d’une pièce a également été élaboré.

Une large diffusion des connaissances

Les résultats des travaux ont été publiés dans différentes revues internationales du secteur de la thermique, des écoulements ou des milieux poreux. Les partenaires universitaires ont également présenté les résultats dans des différentes conférences internationales (Thermacomp 2014, HEFAT 2014, Metfoam 2013 et Metfoam 2015, Interpore 2015 …).
CTIF et CentraleSupélec organisent avec l’ensemble des partenaires du projet, une journée de diffusion des résultats le jeudi 10 mars 2016 à l’Atrium de Chaville (92).

Journée gratuite avec inscription obligatoire 

Contact : Patrick Hairy