Essais & Simulations n°115

Dossier Matériaux

Dossier Matériaux Essais et Modelisation Inauguration Un nouvel investissement de taille pour le Cetim Le Cetim, institut technologique labellisé Carnot, a investi au printemps dernier pas moins de 700 000 euros dans un nouveau laboratoire dédié aux essais mécaniques pour les assemblages. Un investissement qui entre naturellement dans la stratégie du Cetim qui est de « garder un coup d'avance » comme le détaille Pierre Chalandon, responsable ingénierie des assemblages. Cela fait une dizaine d'années qu'il manquait au Cetim un investissement conséquent, capable de lui donner la capacité d'assurer des prestations uniques en France et à la mesure des évolutions du marché en termes d’assemblages mécaniques. En effet, on assiste aujourd'hui à des nouveaux enjeux dans le domaine des transports et de l’énergie, ainsi que des besoins de capacité de serrages plus élevés allant jusqu’à 10 000 Newtons.mètre (N.m) « alors qu'auparavant, nous étions limités à des capacités de 3 200 N.m, indique Pierre Chalandon. Il en a été de même pour les machines de traction, avec une nouvelle machine de 600 kN ». Aujourd'hui, l’activité « ingénierie des assemblages » du Cetim confirme sa stature industrielle, en particulier avec d’ici fin d’année 2013 la présence d’un bras articulé couplé à une visseuse, qui permettra pré-valider des gammes industrielles. Le banc de serrage grande capacité (10 000 N.m) et haute vitesse (500 tours/minute) donne la possibilité de caractériser et de qualifier les éléments filetés. Il supporte un effort de 1 300 kN et une température de 150 °C. Le système permet de mesurer et/ou déterminer une ou plusieurs caractéristiques du serrage, et notamment les coefficients de frottement ainsi que la tension réellement introduite dans la vis. La machine de traction 600 kN est quant à elle destinée à la caractérisation mécanique des assemblages soudés, vissés, rivetés, mais aussi des assemblages complets (pièces et sous-ensembles). Elle permet ainsi de vérifier la conformité aux normes ou le respect de caractéristiques mécaniques pour des besoins spécifiques. Elle supporte des essais à des températures extrêmes allant de -70°C à 250°C et un chargement de 600kN. Elle sera également utilisée pour valider le dimensionnement de l’assemblage par corrélation des essais et des calculs, avec mesure de déformation sans contact (cor- Banc de serrage de grande capacité Machine de traction rélation d’images) ou avec contact (instrumentation). Pas d'équivalent en France La stratégie consiste à équiper ce nouveau laboratoire de moyens d'essais permettant d’assembler des éléments plus volumineux et de s'adapter aux besoins des industriels. Il s’agit notamment d’un banc de serrage grande capacité 10 000 N.m et haute vitesse, d’une machine de traction 600 kN et d’un équipement de mesure de déformation sans contact. Associé à l’expertise du Cetim dans le domaine, il représente un ensemble de moyens et de compétences pointues pour caractériser et valider les assemblages vissés, toujours plus complexes et normalisés, et sans équivalent en France ; « certes, de grands constructeurs, notamment dans l'automobile comme PSA, disposent de moyens d'essais comparables, avec la même philosophie, mais pas avec de telles capacités ». Le laboratoire s’adresse aux industriels qui conçoivent des équipements à composants multiples assemblés mécaniquement et qui doivent s’assurer de leur performance, de leur fiabilité ainsi que de leur conformité aux règles de l’art et aux normes en vigueur. Il leur permettra de caractériser ces assem- Essais & Simulations • OCTOBRE 2013 • PAGE 28

Dossier Matériaux Essais et Modelisation blages pour valider leur performance, leur dimensionnement via la corrélation essais / calcul, alimenter les outils de simulation, ou encore contrôler leur qualité à réception. Les nouveaux équipements élargissent considérablement le champ d’action des essais. Le domaine d'action du Cetim est avant tout consacré à la France et à son industrie. Mais le centre ne s'interdit pas de travailler hors des frontières lorsqu'il y est sollicité, « au cas par cas, même si cela reste encore marginal », concède Pierre Chalandon. Les domaines d'application concernent avant tout l'énergie, comme le nucléaire et l'éolien, mais également les transports (automobile, aéronautique et spatial, ferroviaire...) ainsi que tous types d'industries ; « En associant l’ensemble des compétences du Cetim,nous répondons à un large spectre de clients comme la manutention et le levage, les engins de chantier, le biomédical, la micromécanique, allant de la petite visserie à la grosse pièce pour le maritime par exemple ». Répondre à de nouveaux enjeux Il faut dire que les enjeux ont bien évolué : le cœur de métiers d'un nombre croissant d'industries est devenu l'assemblage, donnant par la même occasion un coup d'accélérateur à la gestion du multi-matériaux. Les questions de robustesse alliées à celles des augmentations de cadences dans un contexte « ultra-concurrentiel » (notamment dans l'aéronautique) occupent aujourd'hui l'essentiel des préoccupations des industries, ellesmêmes devenues pour beaucoup des assembleurs. Ainsi cette tendance soulève de nouveaux enjeux de compétitivité, faisant la part belle aux éditeurs de d'outils de simulation et de modélisation. En effet, l'optimisation du dimensionnement via des outils industriels et numériques est au centre des stratégies d'entreprise. Stimulé par la part croissante de matériaux composites dans l'industrie, l'assemblage multi-matériaux soulève de nouvelles questions, la plupart liées à la méconnaissance des composites par rapport à l'acier ou aux métaux dits traditionnels. Si l'aéronautique possède une avance dans le domaine, il est difficile de reprendre les connaissances en tant que telles ; bien souvent, les développements dans l'aéronautique en matière de compatibilité électromagnétique (CEM), de couplage galvanique ou d'acoustique par exemple, ne sont pas applicables dans le reste de l'industrie ou dans d'autres produits que des avions ! « Ainsi des verrous technologiques subsistent dans le domaine des matériaux composites. Le Cetim y travaille puisqu’il en est un acteur historique aujourd’hui pleinement intégré dans Technocampus EMC2 .Notre force est donc d’associer étroitement des spécialistes tant en matériaux composites qu’en assemblages mécaniques, assemblages thermo-soudés ou encore assemblages collés-chimiques.». De quoi prendre les enjeux présents et à venir à bras le corps. Olivier Guillon Essais & Simulations • OCTOBRE 2013 • PAGE 29