Les nano-matériaux et nano-procédés améliorés ouvrent le marché à des composants optimisés
Les nanotechnologies offrent des avantages significatifs en matière de performance des matériaux et des procédés de fabrication. Pour améliorer les thermoplastiques et les pièces métalliques utilisant des nanomatériaux, trois systèmes d’approvisionnement en matériaux de base s’avèrent très prometteurs: le moulage par injection à l’aide de mélanges-maîtres (master-batches) de thermoplastiques, des granules-maîtres (master-pellets) pour le coulage des métaux et des poudres nanostructurées pour les revêtements métalliques. Le projet IZADI-NANO2INDUSTRY (Injection moulding, casting and coating PILOTS for the production of improved components with nanomaterials for automotive, construction and agricultural machinery) a lancé trois projets pilotes, chacun produisant des composants réels (thermoplastique pour piliers B dans les voitures, plateaux oscillants métalliques et plaques de soupapes des moteurs hydrauliques), pour explorer ces stratégies dans les infrastructures de production existantes. Le projet est parvenu à passer la fabrication des nouveaux matériaux ainsi que les processus à l’échelle supérieure, à réduire le nombre de phases de production (réduction des coûts), ainsi qu’à rendre le processus plus écologique, tout en maintenant sa sécurité. Essais de nanomatériaux pour thermoplastiques et pièces métalliques La Dre Cristina Elizetxea Ezeiza, coordinatrice du projet, explique que: «IZADI-NANO2INDUSTRY s’appuie sur les résultats de projets antérieurs financés par l’UE, notamment Plast4Future, EFEVE, OFIENGINE et EXTREMAT. Au fil des années, un certain nombre de personnes impliquées sont devenues confiantes dans l’idée que certains résultats pourraient être mis sur le marché directement depuis le laboratoire et nous avons donc élaboré les pilotes.» Avec le projet pilote ESTCRATCH (Pays basque, Espagne), des thermoplastiques renforcés avec des nanomatériaux (basés sur des mélanges-maîtres) et des surfaces nano-texturées ont été insérés dans des moules d’injection pour piliers B (pour voitures) offrant des propriétés anti-rayures et esthétiques améliorées. Le pilote HARDCAST (Lombardie, Italie) a ajouté des nano-renforts via des granules-maîtres dans un nouveau procédé de coulage par gravité sûr et peu coûteux, augmentant les propriétés de dureté, de résistance à l’usure et de traction des plateaux oscillants des moteurs hydrauliques. Enfin, le pilote TRIBONANO (Émilie-Romagne, Italie et Pays Basque, Espagne) a utilisé des poudres nanostructurées pour les revêtements de cermet métalliques et la technologie de pulvérisation thermique pour le dépôt à l’état solide afin d’accroître la fonction d’étanchéité, l’efficacité et la durabilité des plaques de soupapes des moteurs hydrauliques. IZADI-NANO2INDUSTRY a constaté que la résistance aux rayures des thermoplastiques était supérieure de 140 % à celle des classes actuellement disponibles, avec une faible variation de brillance et de couleur. Par rapport aux matériaux actuellement commercialisés, la dureté et la résistance à l’usure des pièces métalliques ont été doublées, la résistance à la traction augmentée jusqu’à 30 % et les coefficients d’allongement maintenus, voire améliorés. L’efficacité mécanique et la durabilité des composants finaux des moteurs hydrauliques ont également été optimisées, la consommation de carburant et les coûts de maintenance ayant été réduits. L’une des principales conclusions du projet concernant la commercialisation était l’importance de l’approche «sécurité par la conception» tout au long du cycle de vie des matériaux et des processus. Comme le souligne Mme Elizetxea: «Nous devons identifier des nanoformes moins dangereuses. Mais nous devons également donner aux industries les outils nécessaires pour évaluer les risques sur toute la chaîne de production, ainsi que pour tester en permanence l’exposition des consommateurs et de l’environnement, afin de calibrer une utilisation sans danger.» Du laboratoire au marché IZADI-NANO2INDUSTRY apporte à l’industrie automobile des possibilités de répondre aux demandes du marché en matière d’amélioration des performances et de l’esthétique. Aux machines de construction et agricoles, le projet offre des composants plus minces, une efficacité mécanique de la transmission de la machine améliorée, des coûts de maintenance réduits et une dépendance moindre au carburant, réduisant ainsi les émissions de CO2. Finalement, la gamme d’applications possibles est infinie – des lentilles légères pour véhicules aux turbines pour l’industrie hydroélectrique jusqu’aux biens ménagers (comme les baignoires) et aux appareils médicaux (comme les ampoules pour les analyses de sang). L’équipe, aux côtés de ses premiers utilisateurs, travaille maintenant à la production de nanomatériaux en quantités industrielles et à la pleine production des composants nano-améliorés étudiés dans le cadre du projet. Elle continue également à développer des outils et des directives d’utilisation sécurisée.
Mots‑clés
IZADI-NANO2INDUSTRY, nanomatériaux, automobile, construction, machines agricoles, composants, thermoplastique, pièces métalliques, nanoindustrie, nanosécurité, résistance à la traction, résistance aux rayures, moulage par injection, moulage, revêtement
