Comparatif métal-plastique à propriété mécanique équivalente

Un comparatif technico-économique des métaux et des plastiques met en évidence l'épaisseur, le poids et le coût nécessaire pour être à iso-performance qu'un acier. Les métaux sont, à cet égard, relativement bien positionnés par rapport aux plastiques techniques qui restent onéreux (x 2 à x 6) et nécessitent des fortes épaisseurs de pièces (x 4) pour atteindre des performances équivalentes en rigidité.

Données comparatives matériaux (à rigidité équivalente) - référence acier

Les métaux, des solutions bas coût
Il apparaît que les métaux , hormis le titane (x 35), sont des matériaux relativement bon marché comparés aux plastiques techniques. La fonte reste, de loin, le matériau le moins onéreux (x 0.49) à propriétés mécaniques équivalentes. Elle reste incontournable sur les marchés tirés par le prix.

Le magnésium et le plastique chargé de fibre de carbone les solutions les plus légères
Si l'on recherche avant tout le gain de poids (pour une rigidité donnée) sans trop se soucier du prix (aéronautique, défense, sport, ...), le magnésium (x 0.39) et le PRFC (en anglais Carbon Fiber Reinforced Plastic ou CFRP), Plastique à Renfort Fibre de Carbone (0.22) apparaissent alors comme les plus performants.

L'aluminium, un matériau intermédiaire en concurrence avec le Polypropylène
L'aluminium permet d'alléger par deux par rapport aux aciers (ou fonte) pour un coût sensiblement du double. L'aluminium semble en concurrence avec le PP (Polypropylène) en ce qui concerne le poids et le prix (à rigidité équivalente). Il permet cependant d'obtenir des épaisseurs de pièces beaucoup plus fine (limitant le volume) et possède une bien meilleure tenue à chaud et à froid que le PP.

Au delà du poids et du prix, de nombreux autres critères
Au delà du prix du matériau brut et du poids, il faut également prendre en compte :

• la facilité de mise en forme (fonderie, injection, forge, ...)
• la disponibilité de fournisseurs en France mais au niveau mondial (pour des productions de type automobile)
• la liberté de forme (ailette, forme creuse, contre dépouille, ...)
• la précision dimensionnelle (near net shape) permettant de limiter les usinages ultérieurs
• les propriétés à chaud (ou à froid)
• la tenue à la corrosion (BS ou en ambiance corrosive)
• la tenue en fatigue (R0.1, R-1, flexion ou traction-compression)
• les propriétés tribologiques (usure/abrasion)
• la possibilité de réaliser des traitements thermiques (trempe/revenu) ou des traitements de surface (de décoration ou de protection) pour améliorer les performances ou l'esthétisme
• l'usinabilité
• la facilité d'assemblage (soudage, collage) avec des matériaux hétérogènes (métal/plastique, métal/céramique, ...)
• la facilité de démontage d'un sous ensemble (réparation, fin de vie)
• le bilan carbone pour les grands groupes
• et enfin la facilité de recyclage

Un exercice, somme toute, pas si évident que cela ... et qui exige des solides connaissances techniques.

Source : The increasing use of aluminium (European com)

Comments

[Robin]

Bonjour, que représente le coût de ces différents matériaux ? Est-ce le prix en euros pour 1kg ou par quoi exactement ? Et quels sont les unités des autres grandeurs (poids, épaisseur) s'il vous plait ?