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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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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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12. Conclusion
Le développement industriel des mousses métalliques, très réel et avancé dans des domaines comme la fabrication des batteries d'accumulateurs ou des prothèses médicales, n'a pas encore à ce jour atteint son terme de maturité.
La cause n'en incombe pas aux procédés de fabrication des mousses métalliques qui sont maintenant assez bien maîtrisés et qui permettent de garantir des produits répétables. Il s'agit plutôt d'une méconnaissance de ce nouveau produit, ainsi que d'une compétition technico-économique entre les mousses métalliques qui émergent dans le monde industriel, et les solutions existantes souvent plus classiques, mais robustes et validées.
L'expansion du développement industriel des mousses métalliques passera donc d'abord par une intégration de ce nouveau matériau chez les concepteurs, au même titre que les structures en nid d'abeille, les tissus métalliques, etc. Il est alors vraisemblable que les coûts de production des mousses métalliques s'abaisseront significativement dès que des productions industrielles réelles seront engagées.
Les mousses métalliques sont particulièrement bien adaptées lorsque sont recherchées des propriétés similaires dans toutes les directions, contrairement à un tube, une structure en nid d'abeille ou à une ailette. Les structures ouvertes présentent plus de possibilités d'utilisations que les structures fermées qui, par contre, se montrent plus performantes pour certaines applications.
Enfin, en dehors de leurs domaines de niche, les mousses métalliques devraient pouvoir se répandre industriellement pour tous les cas où les combinaisons de fonctions exigées leur sont favorables par rapport aux solutions classiques actuellement en place.
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Conclusion
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).
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(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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