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RÉSUMÉ
Cet article présente une synthèse de l'utilisation applicative des mousses métalliques, à des stades d'industrialisation variés, depuis le prototype jusqu'à la production de grandes séries. Il décrit les principaux domaines d'emploi et les fonctions spécifiques apportées par les mousses métalliques. Il intègre notamment les matériaux constitutifs, les structures, les particularités, ainsi que des notions de coût de ces produits.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Yves GAILLARD : Ingénieur École Supérieure de Fonderie (ESFF) - Ingénieur projet, Centre Technique des Industries de la Fonderie (CTIF), Sèvres, France
INTRODUCTION
Les mousses métalliques s’inscrivent dans le groupe des matériaux cellulaires et partagent, de ce fait, certaines de leurs applications fonctionnelles. De nombreux articles de presse présentent régulièrement ces produits comme innovants et prometteurs, souvent en évoquant l’argument de leurs bonnes caractéristiques physiques malgré leur remarquable légèreté.
Dans la réalité, les mousses métalliques existent depuis près d’un siècle, mais ne sont pas encore très développées industriellement, principalement à cause de leurs coûts relativement élevés, ainsi que de la maîtrise restée longtemps imparfaite de leurs procédés de fabrication. Ces procédés ont beaucoup évolué et atteint maintenant leur maturité ; ils peuvent actuellement prétendre à une maîtrise globale des structures des mousses métalliques produites. De ce fait, les applications potentielles de ces matériaux séduisants sont très nombreuses et variées.
L’article dresse, dans un premier temps, un tableau de la situation actuelle et précise l'avancée des développements industriels des mousses métalliques. Il aborde également l’important problème technico-économique concernant les mousses métalliques industrielles et propose des ordres de grandeurs de coûts.
Ensuite, les principaux domaines dans lesquels les mousses métalliques sont actuellement déployées ou potentiellement utilisables (crash, balistique, échanges thermiques ou électriques, isolation phonique/vibratoire, design, médical) sont déclinés, avec présentation de l’intérêt de l’emploi de ces produits par rapport aux solutions existantes. Pour chaque utilisation applicative, les domaines industriels concernés sont précisés et des exemples de prototypes et de réalisations industrielles proposés.
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MOTS-CLÉS
applications mousses métalliques protection thermique électrique médical test de crash fabrication de batteries d'accumulateurs
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Isolation phonique et vibratoire
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5. Applications thermiques
5.1 Échange thermique (avec liquide ou gaz)
Pour ce type d’application, bien évidemment, seules les mousses métalliques à structure ouverte (pores communicants) peuvent être employées.
Les mousses métalliques présentent, par rapport aux matériaux classiquement utilisés dans les échangeurs thermiques, l’avantage considérable de leur morphologie. Ce sont en effet, des matériaux à forte porosité qui possèdent des tortuosités importantes.
De ce fait, les échangeurs thermiques employant des mousses métalliques offrent des avantages substantiels par rapport aux échangeurs classiques :
-
la surface d’échange est significativement plus importante ;
-
les brins de la mousse présentent des ruptures de forme qui créent des effets de mélange très favorables aux échanges thermiques.
Ceci contribue à augmenter fortement l’efficacité de l’échange thermique et, par conséquent, utiliser de la mousse métallique conduit à des échangeurs de chaleur plus petits et plus légers, d’où de nombreux dépôts de brevets [B7] [B8] [B9].
HAUT DE PAGE5.1.2 Domaines industriels concernés
A priori, tous les secteurs utilisant des échangeurs thermiques peuvent être concernés. Néanmoins, l’utilisation de mousse métallique sera la plus pertinente lorsque l’on recherche un échange de chaleur multidirectionnel par opposition à l’ailette qui est optimisée dans une seule direction.
D’autre part, compte tenu du facteur pertes de charges précédemment...
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Applications thermiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ASHBY (M.F.), EVANS (A.G.), FLECK (N.A.), GIBSON (L.J.), HUTCHINSON (J.W.), WADLEY (H.N.G.) - Metal foams : a design guide - Boston : Butterworth-Heinemann (2000).
-
(2) - BANHART (J.) - Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams - Progress in Materials Science 46 pp., 539-632 (2001).
-
(3) - IFAM - * - . – Cellmet new, http://www.metalfoam.net/cellmet-news_2006-1_net.pdf (2006).
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(4) - BANHART (J.) - Industrialisation of Aluminium Foam Technology - Proceedings of the 9th International Conference on Aluminium Alloys (2004).
-
(5) - DAIRON (J.), GAILLARD (Y.), TISSIER (J.-C.), BALLOY (D.), DEGALLAIX (G.) - Parts Containing Open-Celled Metal Foam Manufactured by the Foundry Route : Processes, Performances, and Applications - Advanced Engineering Materials, Special Issue : Cellular Materials Volume 13, Issue 11, 1066-1071 (2011).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Site référent :
Revendeurs de mousses métalliques :
http://www.goodfellow.com/catalogue/GFCatalogue.php?Language=F
http://www.krreynoldscompany.com/Duocel-Data-Sheet-s/46.htm
http://www.tomo-e.co.jp/e/product/functional/aluminiumfoam.html
http://www.stylepark.com/fr/alcarbon/alporas-ac-nature
Fournisseurs de panneaux sandwich intégrant des mousses métalliques :
http://en.metalfoam.de/metalfoam/
http://www.isotechinc.com/foamed-aluminum.htm
http://fr.made-in-china.com/co_chinabeihai/product_group_Aluminum-Composite-Panel_ugnsusssss_1.html...
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