Le Centre des technologies de l'aluminium du CNRC coopère avec ses clients et collaborateurs de l'industrie de la transformation de l'aluminium pour améliorer leurs procédés de fabrication de façon à fabriquer des produits plus légers, plus économiques et plus respectueux de l'environnement. Le Centre CNRC dispose d'installations de recherche dédiées aux procédés de transformation de l'aluminium et à la caractérisation des performances des produits obtenus.
Capacités et compétences
Le Centre des technologies de l'aluminium propose des solutions technologiques à ses clients du secteur de la transformation de l'aluminium en leur offrant un accès direct à une infrastructure scientifique de pointe ainsi qu'à de l'expertise dans le développement des procédés d'assemblage et de mise en forme de l'aluminium. Parmi les principales technologies disponibles reliées à la transformation de l'aluminium figurent l'assemblage par adhésifs, divers procédés de soudage (soudage laser, soudage par friction-malaxage et soudage à l'arc robotisé), le moulage semi-solide, le formage et l'extrusion ainsi que des techniques d'évaluation de la résistance mécanique, la durabilité environnementale et la caractérisation métallographique et chimique.
Le laboratoire grande échelle de près de 1200m2 loge des équipements volumineux permettant de réaliser des travaux à l'échelle du prototypage industriel : deux chambres de soudage robotisées reliées à un laser de 10 kW, machine de soudage par friction-malaxage, presse de mise en forme de 1000T, presse de moulage par injection de 650T.
Nos installations comprennent :
Assemblage de l'aluminium
Les chambres de soudage robotisé permettent d'optimiser le soudage de grandes pièces complexes au moyen des procédés laser, TIG, MIG et hybride laser-MIG, tous robotisés et un équipement de soudage laser à distance (laser remote welding). Le laser fibre de grande brillance de 10kW permet de souder rapidement et avec peu de distorsion des pièces de grandes dimensions. On dispose aussi d'une caméra de suivi de joint et d'une caméra infrarouge ultra-sensible.
La machine de soudage par friction-malaxage (FSW) à 5 axes permet de souder rapidement, sans fusion, sans métal d'apport et en une seule passe de grandes plaques (1m × 2m) épaisses (jusqu'à 75mm). Le procédé permet aussi de souder des alliages non soudables par les procédés conventionnels par fusion ainsi que des alliages et métaux incompatibles.
Le Centre a développé une expertise dans le domaine de l'assemblage par adhésifs concernant la conception des joints collés, les techniques de préparation de surface, les essais de résistance mécanique et de durabilité environnementale. Des technologies novatrices sont disponibles pour la préparation des surfaces d'aluminium ou de polymères : plasma atmosphérique robotisé, traitement à la flamme robotisé, sol-gel, silanisation et électrodéposition. Plusieurs technologies sont disponibles pour caractériser les surfaces dont dépend le phénomène d'adhésion : énergie de surface par mouillabilité, spectroscopie infrarouge, potenstiostats pour mesures électrochimiques et microscopie électronique à balayage (MEB). Le Centre utilise aussi de techniques telles que la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) pour étudier la polymérisation et la dégradation des adhésifs et l'analyse mécanique dynamique (DMA) pour déterminer les propriétés massiques des adhésifs.
Des chambres environnementales programmables permettent de simuler un brouillard salin ou une immersion alternée à température contrôlée de façon à pouvoir soumettre les joints collés aux essais normalisés utilisés dans l'industrie du transport automobile. Nous disposons également de plusieurs appareils d'essais mécaniques pour des essais statiques en traction, en flexion et en torsion, en mode de fatigue, d'impact ou de fluage conformes aux normes ASTM. Une enceinte de choc thermique permet de faire certains de ces essais dans des conditions environnementales cycliques entre -75 °C et +200 °C.
La prédiction de la résistance et de la durabilité des structures assemblées par adhésifs fait appel à la combinaison de la modélisation par éléments finis avec l'approche de la mécanique de la rupture ainsi que les résultats des essais mécaniques et environnementaux. Le Centre développe une approche intégrée de l'analyse de tous les facteurs géométriques, mécaniques et environnementaux associée à une base de données des adhésifs et des préparations de surface pour prédire la durabilité en service des joints collés.
Afin de répondre à la demande de l'industrie, les équipements et l'expertise en électrochimie, caractérisation de surface et essais environnementaux sont aussi utilisés pour l'étude et la prévention de la corrosion de l'aluminium afin d'améliorer la durabilité des véhicules et autres structures en aluminium.
Mise en forme de l'aluminium
Le Centre a privilégié le développement de procédés de mise en forme de l'aluminium applicables à l'industrie du transport soit la fabrication de pièces moulées, le formage à chaud, l'hydroformage et l'extrusion.
Les chercheurs ont perfectionné le procédé de moulage à l'état semi-solide de l'aluminium SEED (breveté par Rio Tinto Alcan) qui permet de produire des pièces moulées de haute intégrité à un coût avantageux. Ce type de pièces est recherché dans le secteur de l'automobile. Ce procédé a pu se concrétiser grâce à notre presse de moulage haute pression de 650T ainsi que l'expertise de nos chercheurs en moulage et en modélisation.
L'hydroformage de l'aluminium est une technologie pour la fabrication de pièces structurales d'automobiles fiables et légères. Cette technique est très efficace pour réaliser des pièces de forme complexe à section tubulaire. La presse de 1000 T du laboratoire de mise en forme est conçue pour produire des pièces d'automobiles afin de déterminer les paramètres optimaux du procédé, en collaboration avec les fabricants de pièces. L'équipement et les activités de recherche peuvent aussi permettre d'étudier l'hydroformage et le formage à chaud de tôles qui permettent d'atteindre des formes plus complexes que l'estampage conventionnel.
Notre expertise en modélisation et nos équipements d'essais mécaniques et de caractérisation sont utilisés pour développer le procédé d'extrusion de l'aluminium très employé pour la production de pièces structurales de section constante dans l'industrie du transport.
En plus des équipements reliés aux différents procédés d'assemblage et de mise en forme, le Centre dispose de nombreux équipements de caractérisation des propriétés mécaniques, métallurgiques et chimiques ainsi que pour la détection de défauts internes ou de surface ou la mesure de la conformité géométrique des pièces.
Équipements de caractérisation
- Microscope électronique à balage (MEB) à haute résolution muni de détecteurs de R-X à dispersion d'énergie (EDS), dispersion de longueur d'onde (WDS) et diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD)
- Microscopes optiques couplés à des systèmes d'analyse d'image
- Profilomètre confocal à champ étendu pour la mesure de topographie de surface à haute résolution
- Appareils de dureté Brinell et microdureté Vickers automatisée
- Spectromètre à émission optique pour l'analyse chimique des métaux
- Machine de mesure dimensionnelle à trois axes (CMM) avec palpeurs mécanique et optique
- Système tomographique d'inspection 3D par rayons-X
- Bain d'immersion ultrasonique avec capteur à balayage de phase
- Système de mesure de déformation par corrélation d'image
- Laboratoire d'essais mécaniques pour mesures en tension, torsion, flexion, fatigue, fluage et impact à des températures variant entre -75 °C et +515 °C
- Presse de mesure de formabilité de tôles
- Spectromètre infrarouge (FTIR)
- Calorimètre différentiel à balayage(DSC)
- Analyseur mécanique dynamique (DMA)
Pourquoi collaborer avec nous
Le Centre des technologies de l'aluminium du CNRC possède l'expertise et les équipements lui permettant de répondre aux besoins de l'industrie de la transformation de l'aluminium dans le domaine du transport et autres secteurs manufacturiers. Une vaste gamme de services s'étend des projets de recherche de grande envergure jusqu'aux demandes de consultations et d'essais de caractérisation.
De plus, les chercheurs du Centre combinent leurs efforts dans le cadre du Groupe industriel de R-D METALTec voué à l'allègement des véhicules par la fabrication de composantes en aluminium ou hybrides. Il offre aux entreprises membres une façon de partager les coûts pour accéder aux technologies permettant d'adapter leurs procédés de fabrication à l'utilisation de nouveaux matériaux.
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