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La science et l’ingénierie des matériaux unissent leurs forces pour changer la donne en matière de conception de composites

Un projet financé par l’UE rassemble des chercheurs du monde académique et de l’industrie dans le but de concevoir des matériaux composites destinés à des applications économes en ressources et à des technologies respectueuses de l’environnement.

Technologies industrielles

Le projet CREATe-Network fait intervenir trois institutions académiques et trois établissements non académiques en Europe, ainsi que huit partenaires académiques hors Europe. «L’objectif du réseau consiste à combiner l’expertise des membres des réseaux académiques et industriels dans le domaine multidisciplinaire de la science et de l’ingénierie des matériaux afin de concevoir de nouveaux matériaux composites dotés de propriétés et de performances supérieures», explique le Dr Flavio Soldera, coordinateur du projet. Un aperçu plus détaillé des objectifs de recherche Les objectifs de recherche spécifiques du projet ont été répartis en quatre sujets. Le sujet 1 portait sur une amélioration significative de la densité énergétique des condensateurs électriques à double couche en insérant des oxydes ou des nitrures de métaux à l’échelle nanométrique sur des électrodes nanostructurées en carbone. Les sujets 2 et 3 étaient axés sur le développement de nouveaux matériaux composites à matrice métallique présentant, respectivement, un meilleur comportement tribologique et une résistance améliorée à l’électro-érosion. Le sujet 4 concernait la conception de nouveaux composites à base de cermet de carbure métallique à gradient de propriétés destinés aux outils de coupe avec revêtement, offrant une résistance à l’usure améliorée pour les applications d’usinage exigeantes dans les secteurs de l’aérospatiale et de l’automobile. Les résultats finaux L’équipe du projet a développé des solutions d’ingénierie grâce à une compréhension approfondie des phénomènes fondamentaux sous-jacents. «Cela permettra d’optimiser l’utilisation des ressources et des matières premières en améliorant les phases de conception et de développement», ajoute le Dr Soldera. Les solutions innovantes du projet dans les domaines du stockage d’énergie, des matériaux à faible frottement, des contacts électriques et des outils de coupe ont donné des résultats très prometteurs en termes de performances dans des conditions habituelles de fonctionnement. «Les prototypes ont été développés avec succès dans tous les domaines de recherche proposés», confirme le Dr Soldera. Le projet a permis de découvrir qu’en matière de stockage d’énergie, les nouveaux matériaux à base de carbone présentent une énergie et une puissance spécifiques améliorées par rapport aux matériaux actuels. En outre, le Dr Soldera note que le projet a révélé que «les matériaux autolubrifiants à faible frottement ont pour effet d’allonger la durée de vie grâce à une réduction efficace de l’usure et d’améliorer le rendement énergétique grâce à une diminution significative du frottement». Le coordinateur du projet indique également: «Les contacts électriques ont augmenté la fiabilité grâce à une interruption du circuit de courant électrique efficace et à une durée de vie prolongée.» En ce qui concerne les outils de coupe, le domaine d’application a pu être étendu aux métaux difficiles à usiner. «Nous avons également démontré que la durée de vie des machines-outils avait été prolongée», note le Dr Soldera. Outre les résultats évoqués ci-dessus, «le projet a eu un impact scientifique énorme, comme en témoignent nos publications dans des revues importantes, au nombre de 36 à ce jour, et comme l’illustre la progression de la carrière des 28 jeunes chercheurs y ayant contribué dans le cadre de détachements», confirme le Dr Soldera. Les prochaines étapes «Grâce au renforcement de la coopération scientifique existante et au développement de nouvelles collaborations, les participants du réseau ont pu trouver de nouveaux intérêts communs et donner vie à de nouveaux axes de recherche collaborative», explique le Dr Soldera. Les participants au projet, l’Université de la Sarre, le Centre d’ingénierie des matériaux de la Sarre, l’Université nationale de Mar del Plata, l’Université de São Paulo et la société suédoise Sandvik Coromant, continueront à travailler dans le domaine des composites à gradient de propriétés destinés aux outils de coupe. En outre, un projet de coopération germano-brésilien, entre l’Université de São Paulo et l’Université de la Sarre, a été lancé dans le domaine de la caractérisation avancée des matériaux à base de fer et de titane, à l’issue des travaux menés dans le cadre du CREATe-Network. L’Université catholique d’Uruguay et l’Université de la Sarre, coordinatrice du projet, ont également commencé à coopérer au niveau de la caractérisation de la fonte, une collaboration qui devrait s’étendre au-delà de la durée prévue du projet.

Mots‑clés

CREATe-Network, matériaux composites, conception, ingénierie, outils de coupe, propriétés et performances, réseau académique et industriel, science des matériaux, stockage d’énergie

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