Présentation Projet PRISTIMAT2 -S. Hocquet

Union Européenne - Fonds Européen de
Développement Régional
Europese Unie - Europees FondsVoor
Regionale Ontwikkeling
Interreg efface les frontières
Interreg doet grenzen vervagen
Projet PRISTIMAT²
Partenariat en Recherches, Innovations et
Supports Techniques Interrégionaux en
MATériaux et Thermique
S. Hocquet (CRIBC – Mons)

Les partenaires
Le projet PRISTIMAT2 (Partenariat en Recherches, Innovations et Supports
Techniques Interrégionaux en MATériaux et Thermique ) associe 5
opérateurs partenaires :
• CRIBC (membre de EMRA) : Wallonie, Mons (BE)
• SIRRIS : Wallonie, Gosselies (BE)
• UVHC (LMCPA) : Nord-Pas-de-Calais, Maubeuge et Valenciennes (FR)
• UPJV – IUT de l’Aisne (LTI) : Picardie, Saint Quentin (FR)
• CREPIM : Nord-Pas-de-Calais, Bruay-la-Bruissière (FR)
et 2 opérateurs associés :
• INISMa : Wallonie, Mons (BE)
• CRITT MDTS : Champagne-Ardennes, Charleville-Mézières (FR)

Les partenaires

Historique
1) STIMAT : Support Technologique Interrégional en MATériaux
avancés (Programmation Interreg III) – 2002-2007
2) PRISTIMAT : Partenariat en Recherches, Innovations et Supports
Techniques Interrégionaux en MATériaux et Thermique
(Programmation Interreg IV) – 2007-2012
3) PRISTIMED PRISTIPIM PRISTIMAT² PRISTIFLEX
Medimat PIM-MIM Transmat

Historique
1) STIMAT : Support Technologique Interrégional en MATériaux
avancés (Programmation Interreg III) – 2002-2007
2) PRISTIMAT : Partenariat en Recherches, Innovations et
Supports Techniques Interrégionaux en MATériaux et
Thermique (Programmation Interreg IV) – 2007-2012
3) PRISTIMED PRISTIPIM PRISTIMAT² PRISTIFLEX
Medimat PIM-MIM Transmat

• Développement d’écrans thermiques plus performants
• Mise en œuvre d’un management thermique de l’environnement moteur
Problématique :
Augmentation de température importante
au sein du compartiment moteur

Objectifs du projet
• Démontrer le potentiel des composites céramique/métal →
applications en gestion des flux thermiques dans le domaine de
l’automobile, réalisation de démonstrateurs/prototypes
• Initier un transfert vers l’une ou l’autre entreprise de la zone interreg
• Approfondir les relations tissées au sein du réseau (projet STIMAT et
PRISTIMAT)
• Créer des synergies durables et nouvelles (partenaires-partenaires et
partenaires-entreprises de la zone) via l’élargissement du partenariat
• Servir d’exemple, d’arguments pour les administrations régionales
→ intensifier ce type de métissage transrégional dans le domaine de la
recherche et du développement technologique

Phasage du projet
Le projet PRISTIMAT2 se déroule sur une période de 2 ans :
• Date de démarrage : 1er janvier 2013
• Date de clôture : 31 décembre 2014
L’action 1 s’étale sur les 22 premiers mois du projet.
L’action 2 s’étale pour l’entièreté de la période sachant que les 2
derniers mois sont consacrés à la clôture administrative du projet
Description des actions
1 action de recherche en partenariat
1 action de coordination et animation

Action 1: Demo MAT²
Objectif : Réaliser une pièce prototype de plus grande dimension combinant
de façon anisotrope 2 propriétés thermiques antagonistes, l’isolation et la
conduction directionnelles, en vue de l’insertion de ce prototype au sein d’un
bloc moteur
Partenariat:
● Réalisation de mousses céramiques à porosité spécifique (LMCPA/UVHC)
● Infiltration des ces mousses par un alliage d’aluminium(SIRRIS)
● Modélisation thermique des composites céramiques métal (UPJV)
● Caractérisations des composites (CRIBC)
● Caractérisation et démonstration de la capacité de gestion des flux
thermiques pour le bloc moteur (CREPIM)

Rôle des partenaires
Modélisation
Préforme poreuse en
céramique
Imprégnation
par métal
Caractérisations
(micro)structurales,
mécaniques et thermiques
Démonstration de
la gestion des flux

Action Demo MAT²
Applications:
● Protection thermique des accessoires proches du bloc moteur
● Redistribution des flux thermiques en vue d’une récupération éventuelle
Public cible:
● Secteurs du transport automobile, ferroviaire et aéronautique

Action 2: Animation/coordination
Objectifs :
• Prise en charge des aspects de coordination administrative, scientifique
et technique du projet ainsi que l’organisation de la promotion et
l’animation du réseau PRISTIMAT²
• Mise en place d’une plateforme collaborative d’échange (agenda
partagé, documents, tâches, etc.) pour les partenaires des différents
projets PRISTIxxx
• Mise en ligne d’un site internet

Compétences développées lors du projet
PRISTIMAT²

Matériau envisagé :
Céramique: isolation thermique et électrique à gradient de porosité
contrôlé ⇒ Alumine Al2O3
Réseau de pores interconnectés rempli par :
Alliage métallique ⇒ AlSi10Mg
Conception d’éléments « sandwiches » métal/composite/céramique
⇒ Permettre une transition composant métallique (conducteur de chaleur)
et composant céramique (isolant)
⇒ Rediriger la chaleur à des endroits où les calories peuvent être
récupérées

Etapes du procédé d’élaboration des céramiques poreuses
Porosité (vol) ~ 75-80%

Pièces céramiques présentant un gradient de :
Taille des pores
Taille d’interconnexions
entre les pores
Empilement de billes de
taille différente
Variation du temps de
« chimie-formage »

Imprégnation des préformes poreuses en alumine
Procédé : Infiltration sous pression/vide.
Infiltration des
préformes par
de la cire
Montage des
préformes sur
une grappe de
cire
Enrobage
des
grappes
avec du
plâtre
Coulée de
l’alliage
sous vide
Décochage
des pièces
Test de différents alliages (avec et sans ajout de Mg)

Composite céramique/métal avec et sans gradient
Infiltration de mousse d’Al2O3 par AlSi10Mg
MatriceAlumine
àgradientdeporosité
200-300 µm
300-400 µm
400-500 µm
CompositeAlumine-Aluminium

Matériau à gradient et interface diffuse
Interface diffuse obtenue par
vibration de l’empilement de billes
3 gradients :
• 200-300 µm
• 400-500 µm
• 600-700 µm

Facile à usiner:
5mm
20mm
3mm

5 mm
Tomographie RX
MEB
Caractérisations des mousses imprégnées
Peu de défauts d’imprégnation, pas de
zone complète non imprégnée
Mise en évidence de fissurations
dans la matrice céramique lors de
l’infiltration par le métal

Système Flash (Xénon) –
Anter (TA Instrument)
Alumine
Alliage
R = +/- 0.01 cm²/s

A partir des mesures de diffusivité thermique, des densités et des Cp
 Calcul des conductivités thermiques
λ = α x Cp x ρ
λ : conductivité thermique
α : diffusivité thermique (de 0.30 à 0.45 cm²/s)
Cp : chaleur spécifique (de 800 à 850 J/kg.K)
ρ : densité (de 2.75 à 2.85)
 Conductivités thermiques comprises entre 65 et 100 W/mK

Système HT1750 de IMCE
Alliage ~ 75GPa
Alumine ~ 380GPa

Générer l’architecture du
matériau
Méthode des éléments
discrets
Empilement Compression
Méthodologie numérique

Calcul de la conductivité
thermique effective (Keff)

Evolution vers formes de pièces plus larges et plus
complexes

Tests de résistance après cyclage thermique
Réalisation d’une pièce démo
Essai sur banc moteur
Perspectives

• M. Cambier, V. Lardot (CRIBC-INISMa)
• Y. Lorgouilloux, R. Dubois, C. Courtois, A. Leriche
(LMCPA, UVHC)
• C. Pelegris, E. Bellenger, M. Guessasma, W. Leclerc, N.
Ferguen (UPJV)
• O. Rigo, J. Halleux (SIRRIS)
• G. Capon, F. Poutch (CREPIM)
Remerciements

Questions?
Contact
E-mail: s.hocquet@bcrc.be
Tel: 003265403478
BCRC
Avenue du Gouverneur Cornez, 4
7000 Mons (Belgium)

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