À la recherche de solutions d'usinage pour le monde microscopique La modélisation de la microstructure réelle des matériaux d'ingénierie peut être une tâche fastidieuse révélant de nombreux détails inutiles. Toutefois, elle peut permettre de prédire l'impact des processus de formage sur la structure macroscopique et elle peut être intégrée dans la conception de technologies plus élaborées de micro-usinage. Technologies industrielles © Shutterstock Les besoins en composants miniaturisés sont toujours plus importants pour les industriels qui sont toujours à la recherche de solutions efficaces en matière d'usinage. L'industrie biomédicale réussit par exemple à développer les dispositifs les moins invasifs possibles pour les applications chirurgicales. D'autre part, des industries aussi diverses que la micro-électronique ou l'aéronautique ont besoin de composants miniatures complexes créés à partir de matériaux exotiques et difficiles à usiner. Alors que les fabricants s'efforcent de répondre à des exigences toujours plus précises en matière de miniaturisation des composants, l'utilisation des processus de formage conventionnels provoque des dégâts importants sur les matériaux miniatures. Dans le cadre du projet MACHMINI, de nouvelles définitions des caractéristiques de déformation plastique des matériaux miniatures ont été formulées pour modéliser les processus de formage. Étant donné que la grosseur du grain et les effets de surface ont un impact plus important sur les matériaux miniatures que sur les matériaux de grande taille, un modèle de microstructure de cristal simple a été utilisé pour prévoir le comportement de volumes élémentaires. Le modèle a été développé par les partenaires du projet dans la Société Lorraine de Services Informatiques et mis en œuvre dans le code d'analyse par éléments finis ABAQUS®. Plus précisément, des mécanismes de glissement plastique observés en laboratoire sur des systèmes de glissement à géométrie bien définie ont constitué la base de la sous-routine matériau UMAT qui a servi à formuler le modèle. Parmi les variables internes du modèle, les densités de dislocations ont été calculées pour chaque système de glissement. D'autre part, des simulations d'essai de traction effectuées sur des tôles fines ont permis une meilleure compréhension des dislocations observées. Au tirage des tôles, leur réponse aux forces appliquées a révélé le rôle de la dimension et de la position relative des grains par rapport à la surface libre. Ces résultats théoriques ont permis d'orienter la recherche menée dans le cadre du projet MACHMINI vers l'amélioration de la conception des équipements de formage intégrant l'activation piézo-électrique à la déformation contrôlée par effet des matériaux miniatures.
