Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Un traitement de surface consiste par apport superficiel de matière, ou par transformation du substrat, à conférer une fonction technique ou esthétique au matériau. Plus que jamais, le secteur des traitements de surface doit faire face à l’amélioration de la qualité du traitement, la réduction des coûts, et le respect des normes environnementales. Pour atteindre cet objectif au nombre de paramètres imposants, le recours à la méthodologie des plans d’expérience est de plus en plus courant. Après une précision sur la terminologie, une étude quantitative des effets des facteurs et de leurs interactions est déployée. Plusieurs plans factoriels y sont utilisés : factoriels complets, factoriels fractionnaires, ou de Taguchi. Le criblage des facteurs, issus lui aussi de plans d’expérience, consiste à déterminer dans un domaine d’étude fixé les facteurs réellement influents.
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Surface treatment involves contributing to the surface material, or by substrate conversion to confer a technical or aesthetic function to the material. More than ever the surface treatment industry is faced with improving the quality of treatment, cost reduction, and environmental standards. To achieve this goal and taking into account the number of parameters, the use of the methodology of experimental designs is becoming increasingly common. Following a clarification of the terminology, a quantitative study of the effects of factors and their interactions is deployed. Several factorial designs are used: full-factorial, fractional-factorial or Taguchi methods. Screening the factors, also resulting from experimental designs, consisting in determining a field of study determined by the actual influencing factors.
Auteur(s)
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Amel KAMOUN : Ingénieur en Génie Industriel – Docteur en Chimie - Enseignant chercheur à la Faculté des Sciences, Université de Sfax (Tunisie)
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Mohamed Moncef CHAABOUNI : Docteur ès Sciences – Physiques - Professeur à l’École nationale d’ingénieurs, Université de Sfax (Tunisie)
-
Hassine Ferid AYEDI : Docteur ès Sciences – Physiques - Professeur à l’École nationale d’ingénieurs, Université de Sfax (Tunisie)
INTRODUCTION
Un traitement de surface (TS) consiste à fonctionnaliser la surface d’un matériau par apport superficiel de matière (revêtement métallique et/ou organique) ou par transformation du substrat (conversion, dissolution,…) pour lui conférer une fonction technique (anticorrosion, anti-usure, propriétés magnétiques,…) et/ou esthétique (aspect, couleur,…). Les secteurs industriels concernés sont aussi multiples que variés. On peut citer, à titre d’exemples, la bijouterie, la connectique, le bâtiment, l’industrie des transports (aéronautique, automobile, ferroviaire,…), le secteur médical,…
Classiquement, on réalise les traitements de surface selon trois types de voie :
-
aqueuse (TSVH) ;
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ignée (TSVI) ;
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sèche (TSVS).
Tous font intervenir trois acteurs principaux :
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substrat (métallique, céramique ou polymère) ;
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milieu de traitement (aqueux, fondu ou gazeux) ;
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procédé tel que :
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attache, tonneau, au défilé, au tampon pour les TSVH,
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CVD, PVD, projection thermique,… pour les TSVS.
-
Notre propos vise à inciter, à travers des exemples, les praticiens du secteur des TS à adopter au quotidien une démarche orientée vers la mise en œuvre de la méthodologie des plans d’expériences, d’autant que les exigences des donneurs d’ordre sont très diverses et variées. À cette fin, nous avons délibérément choisi de traiter des plans dont les finalités sont différentes, et souvent complémentaires.
Le présent article traite le criblage des facteurs et la détermination quantitative de leurs effets et de leurs interactions. Le [M 1 429] sera consacré à la recherche de l’optimum et la formulation des mélanges par la méthodologie des surfaces de réponses.
Dans l’ordre d’apparition, seront analysés les plans factoriels complets, factoriels fractionnaires, de Taguchi, de Plackett et Burman et supersaturés, et ce, sur la base d’exemples tirés de la littérature scientifique. Le lecteur comprendra qu’il aurait été non confidentiel de considérer des exemples industriels. Au demeurant, précisons que nous avons retraité ici les données aimablement fournies par les auteurs à l’aide du logiciel NEMRODW.
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- Version archivée 1 de juil. 1995 par Jean-Claude CATONNÉ
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Terminologie1. Contexte
Plus que jamais, l’amélioration de la qualité du traitement, la réduction des coûts et des délais, le respect des normes environnementales sont des challenges auxquels doit faire face le secteur des traitements de surfaces. Cette réalité industrielle est fortement impactée par de nombreux paramètres, propres aux trois acteurs, qu’il convient, non seulement d’identifier, mais de contrôler au mieux. Les réponses à cette problématique multiparamétriques ne peuvent être obtenues par la méthode intuitive, désignée par OVAT (one variable at a time), qui consiste à fixer les niveaux de tous les paramètres, sauf un, et de mesurer, pour plusieurs valeurs de celui-ci, la réponse souhaitée. Cette démarche, longue et fastidieuse, aboutit à une kyrielle d’informations, souvent difficilement exploitables, où seul l’effet de chaque paramètre est déterminé sans identification d’interactions possibles entre facteurs.
À l’heure actuelle, où le temps imparti aux études de recherche et de développement est réduit et où les applicateurs doivent rapidement maîtriser toute modification de leur outil de production et stabiliser son point de fonctionnement, une telle démarche n’est plus concevable. Aussi, le recours à la méthodologie des plans d’expériences, stratégie pour la planification de la recherche ou de l’expérimentation, s’avère de mise.
Introduits en 1920, par R.A. Fisher, pour l’agronomie, les plans d’expériences ont été appliqués en 1940 aux USA par G. Box chez Dupont de Nemours et dans d’autres compagnies industrielles. Après la deuxième guerre mondiale, G. Taguchi, au Japon, a élargi leur champ de diffusion au domaine de la qualité en production industrielle. Depuis, de nombreux secteurs d’activités industrielles ont intégré la méthodologie des plans d’expériences, aussi bien au niveau de la production, que de la R&D.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BENOIST (D.), TOURBIER (Y.), GERMAIN-TOURBIER (S.) - Plans d’expériences : construction et analyse - Technique et Documentation Lavoisier (1995).
-
(2) - BOX (G.E.P.), HUNTER (W.G.), HUNTER (J.S.) - Statistics for experimenters - John Wiley & Sons, New York (1978).
-
(3) - BOX (G.E.P.), DRAPER (N.R.) - Empirical model building and response surface - John Wiley et Sons, New York (1987).
-
(4) - BOX (G.E.P.), DRAPER (N.R.) - Response surfaces, Mixtures and Ridge Analyses - John Wiley & Sons, New York (2007).
-
(5) - DEMONSANT (J.) - Comprendre et mener des plans d’expérience - Afnor, Paris (1996).
-
(6) - BAILLARGEON (G.) - Méthodes Taguchi : détermination des paramètres - Éditions SMG, Québec (1993).
-
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