Modélisation des traitements thermochimiques à l'IRT M2P

Un consortium d'industriels (PSA, Safran, ..., Ascometal, ArcelorMittal), fédéré par l'IRT M2P (Matériaux Métalliques et Procédés), va travailler à la modélisation des traitements thermochimiques (nitruration, ....) des aciers dans le cadre du projet TTA (Traitements thermochimiques Avancés). Il s'agira de simuler l'enrichissement des couches superficielles (azote, carbone), la création de nouvelles phases métallurgiques et les contraintes résiduelles dans les pièces. A termes, les modèles pourront être implémentés dans des codes commerciaux.

Un consortium d'industriels et de de fournisseurs
Le projet Traitements thermochimiques avancés (TTA) mené à l’IRT M2P (matériaux, métallurgie, procédés), associe des industriels de l’automobile (PSA), de l’aéronautique (Safran, Ratier-Figeac, Airbus Helicopters) et de la métallurgie (Ascometal, ArcelorMittal), associés à des fabricants de fours et des fournisseurs de gaz industriels, pour développer des outils de simulation des transformations physiques des matériaux.

Modéliser l'enrichissement en carbone et azote
Dans un monde métallurgique idéal, il suffirait à l’ingénieur de saisir sur un ordinateur les propriétés physiques de la pièce qu’il veut fabriquer pour obtenir la série de traitements que l’alliage utilisé doit subir. C’est dans ce sens que travaille le projet Traitements thermochimiques avancés (TTA) mené dans le cadre de l’IRT M2P (matériaux, métallurgie, procédés). Une suite de modèles de simulation a été développée. La modélisation de l’enrichissement en carbone ou en azote, par décomposition d’un gaz dans un four, qui permet d’améliorer la résistance mécanique, est la première étape.

Prédire les nouvelles phases métallurgiques et les contraintes résiduelles
D’autres modèles permettent d’en déduire les nouvelles phases métallurgiques qui résultent du traitement, de calculer les contraintes résiduelles dans le matériau et la durée de vie en fatigue des pièces. « On sait faire le chemin inverse – partir des propriétés visées pour remonter aux traitements nécessaires –, mais seulement sur des éprouvettes de laboratoire », reconnaît Pascal Lamesle, responsable scientifique et technique à l’IRT M2P. Toutefois, les industriels du projet TTA, venus de l’automobile (PSA), de l’aéronautique (Safran, Ratier-Figeac, Airbus Helicopters) et de la métallurgie (Ascometal, ArcelorMittal), associés à des fabricants de fours et des fournisseurs de gaz industriels, vont déjà pouvoir tirer parti des simulations.

Intégrer les résultats dans des modèles commerciaux
Réduire le nombre d’essais sur des pièces fabriquées est un premier objectif. Mais la simulation est aussi un outil pour mieux comprendre les difficultés rencontrées avec certains aciers et pour définir de nouveaux traitements. Avant que les logiciels mis au point par M2P ne deviennent courants chez les industriels, il faudra assurer la communication entre les différents modèles. Et intégrer le tout dans des logiciels commerciaux, en collaboration avec des éditeurs. Mais ce n’est pas le seul obstacle à franchir. « Pour passer du laboratoire à des pièces industrielles, l’enjeu principal est de collecter les données qui doivent alimenter les modèles de simulation. Cela nécessitera des campagnes d’essais et de mesures », indique Pascal Lamesle. Sur des pièces complexes et de grande taille, l’optimisation des temps de calcul devra aussi être intégrée.

Qu'est-ce qu'un IRT ?
Les Instituts de Recherche Technologique (IRT) ont pour mission de développer des filières technologiques et économiques très compétitives. Thématiques, orientés marchés et interdisciplinaires, ils rassemblent des compétences académiques et industrielles pour leur permettre d'innover dans des domaines stratégiques pour la France. Chaque IRT regroupe des compétences de haut niveau, des équipements et des plateformes technologiques d'excellence. Il pilote des projets de recherche appliquée jusqu'à la démonstration et au prototypage industriel et veille à la valorisation économique des résultats obtenus. Il participe au rayonnement de l'innovation française sur la scène internationale.

Il existe en France huit Instituts de Recherche Technologiques :

• IRT b<>com (Technologies numériques, Rennes)
• IRT Bioaster (Maladies infectieuses, microbiologie, Lyon-Paris)
• IRT Jules Verne (Advanced manufacturing, Nantes)
• IRT M2P (Matériaux, métallurgie et procédés, Metz)
• IRT Nanoelec (Nanoélectroniques, Grenoble)
• IRT Railenium (Systèmes ferroviaires, Valenciennes)
• IRT Antoine de Saint Exupéry (Aéronautique, espace, systèmes embarqués, Toulouse-Bordeaux)
• IRT SystemX (Ingénierie numérique des systèmes, Paris-Saclay),

Ces IRT rassemblent près de 400 partenaires : 75 % d'industriels leaders dans leurs filières (Grands Groupes, ETI et PME) et 25 % d'acteurs académiques (CNRS, Universités...) de premier plan. Ensemble, ils constituent une force de frappe de 2,5 milliards d'euros et de plusieurs centaines de collaborateurs pour la recherche et l'innovation d'ici 2020. Les huit IRT bénéficient d'un financement de l'Etat au titre du Programme d'Investissement d'Avenir.

Source : www.industrie-techno.com