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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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11. Autres domaines pour les mousses métalliques
11.1 Applications de filtration
Les mousses métalliques à structure ouverte sont particulièrement bien adaptées aux applications de filtration et/ou de séparation de fluides.
La morphologie des mousses employées pour ce type d’application est éminemment fonction des fluides en présence et des besoins fonctionnels. Elles rentrent en compétition avec les métaux poreux qui présentent une porosité relative, en général bien plus faible (de l’ordre de 0,30 contre 0,7 à plus de 0,9).
Plusieurs fabricants de mousses métalliques (Exxentris, Alantum Co, Alvéotec, etc.) font état de cette application pour leurs produits et proposent des prototypes ou des réalisations (figures 27, 28 et 29).
Les mousses à faibles tailles de cellules sont également étudiées pour la conception des filtres à particules de moteurs diesel. Une étude coréenne , basée sur l’utilisation d’une mousse métallique GPF (Alantum Co) pour la fabrication du filtre à particules, fait état d’une efficacité globale de 57 % atteignant 97 %, pour les particules les plus fines.
Dans le cadre d’un programme de certification de produits, le gouvernement sud-coréen a validé l’efficacité des mousses métalliques (Alantum) dans des filtres à particules pour moteur diesel (figure 29). Le taux de réduction de particules rejetées est en moyenne supérieur à 70 %. Plus de 5 000 systèmes ont été produits et sont maintenant en fonctionnement.
Cet emploi de filtration de particules fines dans le moteur diesel est également réclamé par Selee avec sa mousse Metpore® EFCS.
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Autres domaines pour les mousses métalliques
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).
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(2) - BANHART (J.) - Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams - Progress in Materials Science 46 pp., 539-632 (2001).
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(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).
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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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