Mousse métallique - un matériau CTIF innovant

Capable d'absorber de grandes quantités d'énergie et de supporter des efforts de flexion importants tout en ayant une masse réduite, les mousses métalliques développées par le CTIF sont en mesure de faire progresser significativement les domaines de la sécurité et de l'allègement. De plus, grace à une combinaison exceptionnelle de leur structure et de leur nature métallique, elles peuvent être employées pour remplir de nombreuses fonctionnalités (échangeurs thermiques, amortisseur de virbration, ...)

Développement par CTIF de 2 types de mousses métalliques
CTIF a développé 2 techniques pour fabriquer des mousses métalliques, dont une en partenariat avec l'Ecole Centrale de Lille. Ces 2 techniques sont complémentaires pour proposer une solution la plus pertinente possible et économique en fonction de la taille de pièce considérée et son utilisation. Dans tous les cas, elles visent à permettre la fabrication de pièces avec des formes complexes et des structures variées.

Structure Stochastique ou périodique; les 2 types de mousses
Les mousses CTIF sont des mousses à porosité ouvertes (ou communicantes) réalisées par voie de fonderie.
L'une est stochastique et présente un empilage irrégulier tandis que l'autre est périodique et parfaitement régulière.

Pièce en fonte avec un coeur en mousse périodique
(Iron casting having a periodic foam core)

Caractéristiques
Les caractéristiques des 2 types de mousses sont les suivantes :

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Structure           Stochastique            Périodique
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Porosité              60 à 80 %            80 à 90 %            
Taille cellules       3 - 15 mm          > 10 mm
Alliage possible    Al-Cu-fonte   Al-Cu-fonte-acier
Surf spécifique    2000 m2/m3         600 m2/m3
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Les meilleurs propriétés mécaniques en flexion sont obtenues quand les indices I1 et I2 sont maximaux.



On trouve ainsi par exemple pour les structures stochastiques (aluminium - porosité 63 %) des indices
I1 = 2.0 GPa1/3.m3.Mg-1 et I2 = 4.1 MPa1/2.m3.Mg-1 et pour les structures périodiques (Inox - porosité 85%) des indices I1 = 1.6 GPa1/3.m3.Mg-1 et I2 = 3.4 MPa1/2.m3.Mg-1

Fabrication des mousses par fonderie grace à des préformes
Une préforme est fabriquée et placée dans un moule. Le métal est coulé ensuite sur la préforme et se solidifie. Dans une dernière étape, la pièce alvéolaire est obtenue après extraction de la préforme.

Absorption d'énergie
Un véhicule d'une tonne lancé à 90 km/h possède une énergie de 313 kJ. A titre de comparaison, l'énergie absorbée par un kilo de mousse d'aluminium ou d'acier est autour de 10 kJ/kg

Applications des mousses CTIF en crash-box, échangeur thermique ou filtres
Les applications potentiels des structures alvéolaires de type mousse métallique sont :
- Crash-box pour l'absorption de choc (à l'avant de véhicule, ...)
- Panneaux sandwiches travaillant en flexion
- Isolateur phonique
- Echangeurs thermiques et/ou électrochimiques
- Filtres, ...

Source : Revue Fonderie et Fondeur d'Aujourd'hui n° 285, mai 2009, p. 12-21
            (Yves Gaillard, Jonathan Dairon) - CTIF

Comments

[Decaix]

Bonjour,

je suis intervenante dans une école de design en région parisienne sur les matériaux.

Un de mes élèves doit réaliser un projet (dans le retail) avec de la mousse métallique!

Pouvez vous me guider?

Merci, cordialement

Paola decaix

[Czeka]

Bonjour,
je suis sculpteur et je souhaiterai trouver un fondeur pour pérenniser une sculpture dans une structure de mousse métallique de cuivre, acier, alu ou bronze.
J'ai le modèle en plâtre disponible.
Merci de m'indiquer des pistes possibles.
Cordialement
Czeka