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Innovation de rupture dans le formage superplastique des alliages de titane aéronautiques


En améliorant les procédés de fabrication de pièces en titane, les chercheurs de l’institut Clément Ader de Mines Albi favorisent l’utilisation de ces matériaux légers par l’industrie aéronautique. Leurs travaux ont donné naissance à une start-up, Aurock, et ils ont reçu le Trophée de l’innovation de l’institut Carnot M.I.N.E.S. 
"De la recherche de qualité, oui, mais aussi utile à l'industrie" : Tel est le credo de Thierry Cutard, directeur de l’institut Clément Ader à Mines Albi, qui a reçu le Trophée de l’innovation pour ses recherches sur les procédés de "formage superplastique".  Des travaux particulièrement intéressants pour l'industrie aéronautique, toujours en quête d’allégement des avions.  

 

Formage Superplastique Aéronautique

 

Formage thermoplastique


Avec son équipe, Thierry Cutard a travaillé sur la mise en œuvre de certains alliages de titane, qui sont à la fois très légers et très résistants mécaniquement. Ces alliages sont donc particulièrement appréciés des fabricants d'avions, surtout lorsqu’ils sont fabriqués par formage thermoplastique, un procédé de mise en forme des alliages offrant des performances inégalées.
En effet, dans ce procédé, l’alliage métallique chauffé à 900°C devient très malléable et peut donc adopter des formes complexes, sans soudure ni rivetage. D’où des gains de poids conséquents. Revers de la médaille : chauffer ainsi est coûteux en temps et en énergie, ce qui limite son utilisation dans l’industrie.
 

Start-up créée


Pour faciliter le recours à ces matériaux à base de titane, Thierry Cutard et son équipe ont travaillé depuis 2002 pour améliorer le formage superplastique et mettre au point de nouveaux outillages. Au lieu de plaquer la feuille métallique sur une contreforme métallique, ils ont imaginé de recourir à des contreformes en béton réfractaire renforcés par des fibres métalliques, plus rapides et moins coûteux à fabriquer. 
Ces recherches ont fait l’objet d’une thèse, puis ont donné naissance à un brevet, et à l'essaimage d'une entreprise destinée à exploiter ce procédé : Aurock fondée par deux anciens doctorants du laboratoire, Fabien Nazaret et Olivier Barrau. Aujourd’hui, Aurock conçoit, produit et commercialise ces outillages, et salarie 17 personnes. Une belle sucess story !
 

Chauffage infrarouge

L’équipe de l’institut Clément Ader ne s’est pas arrêté en si bon chemin. «Nous avons continué à travailler sur le procédé de formage thermoplastique, cette fois-ci sur l’aspect chauffage, indique le chercheur. Nous avons conçu un dispositif de chauffage des tôles par des lampes infrarouges, au lieu des résistances des procédés classiques. C'est une vraie innovation de rupture, qui permet d’économiser 40 % d’énergie. »
Les difficultés scientifiques et technologiques n'ont pourtant pas manqué : piloter les lampes infrarouges de manière à garantir l’homogénéité du chauffage a nécessité des calculs complexes. Les chercheurs ont notamment dû modéliser les échanges thermiques et la déformation de la tôle. Aujourd’hui, cette solution est brevetée, et devrait très prochainement être exploitée par Aurock.
 

Pluridisciplinarité

« Ces travaux sont l’aboutissement de travaux pluridisciplinaires alliant de la mécanique, des études thermiques, la prise en compte de contraintes environnementales et le la simulation numérique avancée, souligne Thierry Cutard. C'est parce que nous avons toutes ces compétences dans l’équipe que nous pouvons faire émerger ces solutions. » Il est très fier de la croissance d’Aurock, qui va investir cette année dans une usine de 1500 mètres carrés.

Article rédigé par Cécile Michaut
Journaliste sciences et environnement

Contact:  Thierry Cutard

Directeur de l'institut Clément Ader à MINES Albi
Tél. : (33) 5 63 49 30 79
Adresse : Campus Jarlard Route de Teillet 81013 Albi CT CEDEX 9

Site web : mines-albi.fr/presentation-ICA-albi

 

Pour aller plus loin, découvrez en vidéo ICA Mines Albi

 


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