ACTUALITÉ - ABSORPTION DE CHOC / CRASH / MÉCANIQUE :
14/10/2009

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Mousse métallique - un matériau CTIF innovant

infos :

Capable d'aborber de quantités d'énergie importantes et de résister à des efforts de flexion importants tout en ayant une mase réduite, les mousse métalliques développées par le CTIF (Centre technique de la fonderie) sont en mesure d'améliorer le comportement des pièces liés à la sécurité notament celle des personnes, cela en garantisant une masse embarquée réduite. De plus, grâce à une combinaison exceptionnelle de leur structure et de leur nature métallique, elles peuvent être employées pour remplir de nombreuses fonctionnalités (échangeurs thermique, amortissement de vibration, ...)

Dévelloppement par CTIF de 2 types de "metal foam"

CTIF a developpé deux techniques pour fabriquer des mousses métaliques, dont une en partenariat avec l'école de centrale de Lille. Ces deux techniques sont complémentaires pour proposer une solution la plus pertinente possible et économique ent fonction de la taille de la pièce considérée et de son utilisation. Dans tous les cas, elles visent à permettre la fabrication de pièces avec des formes complexes et des structures varirées.

Structure Stochastique ou périodique : les deux types de mousses

Les mousses CTIF sont des mousses à porosité ouvertes ( c'est à dire qu'un fluide peut communiquer avec l'ensemble des pores de la pièces) réalisées par voie de fonderie.

L'une est stochastique (aléatoire) et présente une structure irréguliere tandis que l'autre est périodique et parfaitement régulière.

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

Caractéristiques:

Les caractéristiques des deux 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

Alliages possible         Al-Cu-Fonte                  Al-Cu-Fontes-Aciers

Surf Spécifique              2000m²/m3                         600m²/m3

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Les meilleurs propriétés mécaniques en flexion sont obtenus quand les indices I1 et I2 sont maximaux.

On trouve ainsi par exemple pour les structures stochastiques (aluminium - porosité 63%) des indices suivants:

I1 = 2.0 GPa^(1/3).m3.Mg-1

I2 = 4.1 MPa^(1/2).m3.Mg-1

Et pour les structures périodiques (Inox - porosité 85 %) les indices suivants:

I1 = 1.6 GPa^(1/3).m3.Mg-1

I2 = 3.4 MPa^(1/2).m3.Mg-1

 

Fabrication des mousse par fonderie grâce 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 obtenu après extraction de la préforme.

 Absorption d'énergie

Un véhicule de 1000 kg lancé à 90 km/h possède une énergie cinétique de 313 kJ. A titre de comparaison, l'énergie absobée par une pièce en mousse métallique est autour de 10 kJ/kg.

Applications des mousses CTIF en crash-Box, échangeur thermiques ou filtres

Les applications potentielles des structures alvéolaires de type mousses métaliques 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, ...

 

Sources :

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

souspression.canalblog.com/archives/2009/07/24/14252249.html