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Philippe CHOMEL : Docteur d’État - Professeur honoraire à l’Institut national des sciences appliquées de Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans l’œuvre d’Aristote, l’un des thèmes dominants est la théologie des quatre causes. Ainsi, dans la création d’un objet, interviennent [1] :
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la cause matérielle : le matériau, c’est-à-dire la matière affectée d’un rôle ;
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la cause efficiente : l’ouvrier, l’artisan qui agit sur cette matière ;
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la cause formelle : la forme que l’on donne à l’objet ;
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la cause finale : l’usage auquel on destine l’objet.
Aujourd’hui, l’ingénieur est plus préoccupé par la fonction, puis par la forme, que par le matériau, et reste contraint par le triangle d’or : coût, qualité, délai.
La « conception » des produits industriels tend à ordonner la démarche de création : à partir d’un « besoin » supposé du marché, défini par un « cahier des charges » qui décrit les fonctions recherchées, les exigences et les contraintes qui en découleront, le concepteur va élaborer par étapes de précision croissante le projet : formes, matériaux, procédés, et en évaluer le coût.
L’apparition et le développement des outils matériels et logiciels informatiques ont vite amené les concepteurs à tenter de systématiser la démarche conceptuelle pour le dessin (DAO), la conception (CAO), et la fabrication (FAO). Les possibilités de représenter des solutions possibles, de calculer leurs « réponses » aux exigences du cahier des charges, avec un temps de plus en plus court, ont amené des préoccupations accrues d’optimisation durant la conception, préoccupations qui alimentent aujourd’hui une large réflexion [2] [3] [4] [5].
Dans le même temps, le monde des matériaux disponibles « explosait » avec le développement compétitif des alliages métalliques « modernes », des polymères, des matériaux composites... Dès les années 1970, Alvin Toffler invente le mot d’« hyperchoix » [6]. La question, qui était pour le concepteur : « Comment puis-je utiliser tel matériau pour fabriquer mon objet ? » tend à devenir : « Quel matériau remplit le mieux les fonctions dont j’ai besoin ? », et les choix, plus ouverts, n’en sont pas facilités.
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1. Importance des matériaux métalliques
Les matériaux métalliques occupent une part très importante des pièces mécaniques, comme pourrait le montrer la lecture des articles de la rubrique « Organes de machines » de ce traité des Techniques de l’Ingénieur. Et ceci depuis un temps assez important pour que l’on puisse croire que la situation est stable, et les performances définitivement optimisées.
Ce serait vrai si les exigences de performances n’obligeaient à rechercher de nouvelles solutions de conception.
Ce serait vrai si ces matériaux eux-mêmes n’avaient pas été remis en question dans leur composition (de plus en plus sévèrement maîtrisée), dans leur mode d’élaboration, dans leurs méthodes de mise en œuvre par déformation, par moulage, par usinage, par assemblage.
Les formulations de lois de comportement sous contraintes et températures imposées, issues de la mécanique des milieux continus, tendent de plus en plus à prendre en compte la réalité microscopique des processus de déformation pour gagner en efficacité. Le travail de modification contrôlée de la microstructure offre des possibilités de performances améliorées, sous un volume ou une masse moindres, horizon souvent affiché par le concepteur.
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