Les publications 2021 de la revue Traitements et Matériaux

Un futur contesté

L’année 2020 restera dans les mémoires, marquée par la mise à l’arrêt de pans entiers de l’activité économique partout dans le monde. Mais l’avenir retiendra peut-être que 2020 aura été surtout un point de bascule de l’économie mondiale, induit par des tendances de fond qui étaient déjà à l’œuvre auparavant. La Chine, deuxième puissance économique mondiale, et qui vise à détrôner les États-Unis, jouera un rôle certainement très différent sur la scène économique mondiale de ce qu’il a été ces trente dernières années. Le ralentissement de la croissance de son marché intérieur, la concurrence qu’elle exercera au-delà de ses frontières sur des marchés à forte valeur ajoutée tels que la voiture électrique, les équipements de communication, l’énergie nucléaire, l’intelligence artificielle… la montée des tensions géopolitiques dans la zone Asie conduira nombre d’entreprises industrielles occidentales qui ont surfé sur la croissance du marché chinois ces trente dernières années à adopter de nouvelles stratégies. La prise de conscience du dérèglement climatique à venir a (enfin) déclenché une amorce de mouvement dans les domaines politique, financier, industriel et comportemental vers une transition énergétique incontournable. Même si la hausse actuelle des prix de l’énergie revêt un caractère plus conjoncturel que structurel, l’impact que nous constatons préfigure la violence du choc que représentera dans les vingt ou trente prochaines années la hausse durable du prix de l’énergie qui accompagnera inéluctablement la transition vers un monde décarboné.
Dans les prochaines années, nos industries vont donc devoir affronter des challenges majeurs, parmi lesquels :
• Des marchés en mutation accélérée. Des filières historiques sont déjà fragilisées. Retenons surtout les nombreuses opportunités de redéploiement que cette mutation va générer, mais qu’il faudra aborder avec de nouvelles technologies, de nouveaux modèles d’affaires et de nouvelles compétences : le stockage de l’énergie, l’hydrogène, les matériaux biosourcés…
• L’adaptation de l’outil industriel et logistique vers des processus décarbonés.
• Une concurrence renforcée au niveau international : les producteurs asiatiques dont la Chine, des entreprises venant d’autres secteurs (la “Tech”) ou issues d’approche 
disruptive (SpaceX…).
• L’appropriation des technologies numériques comme levier de productivité.
Les matériaux font partie des solutions qui permettront aux industries européennes et en particulier à l’industrie française de relever ces défis : poursuite de l’allègement des véhicules, connectivité électrique, intégration de capteurs au sein même des matériaux, renforcement de la résistance à l’usure, la corrosion dans des conditions d’usage sévères, matériaux biosourcés, recyclage en fin de vie, fabrications additives, etc. Les solutions de traitement des matériaux, traitements dans la masse et fonctionnalisation des surfaces, leur conféreront, sans doute encore plus qu’aujourd’hui, une valeur ajoutée essentielle.
Une accélération des efforts d’innovation associant partout où c’est possible acteurs publics et privés, une présence renforcée des matériaux dans les programmes de formation des ingénieurs et techniciens, un effort de communication pour casser l’image obsolète qui circule encore autour des industries associées aux matériaux sont plus que jamais nécessaires pour relever ces défis et maintenir la compétitivité de nos industries.

Pierre Bruchet, délégué général exécutif, A3TS

Réglementations que nos industriels doivent connaître

Qui n’a pas entendu dire un jour parmi ses connaissances industrielles, « je me suis fait recaler parce que j’ignorai l’existence d’une telle disposition » ? Code du travail, code de l’environnement, arrêtés ministériels, règlements européens, directives européennes, il est aujourd’hui extrêmement difficile d’appréhender toutes les obligations relatives à une entreprise, d’autant plus lorsque l’installation est dite : Installations Classées pour la Protection de l’Environnement. Aider les industriels à s’y retrouver et à suivre l’actualité réglementaire est l’une des missions d’une organisation professionnelle. D’ailleurs pour l’UITS (Union des Industries des Technologies des Surfaces) qui regroupe 210 adhérents, c’est même, d’après une enquête interne, l’une des motivations principales lors d’une nouvelle demande d’adhésion.
Dans l’univers des technologies des surfaces, il y a les textes incontournables tels que l’arrêté du 30 juin 2006 modifié, le règlement Reach ou la directive Seveso, ceux qui sont moins connus qui peuvent concerner les vérifications périodiques, la réglementation sites et sols pollués, garanties financières… Le guide environnemental publié par l’UITS en 2018 a pris en compte la maîtrise du facteur environnemental tout au long de la vie de l’entreprise et ce, dans la perspective de la préservation, voire de l’amélioration de sa valeur patrimoniale. Il permet de regrouper en un seul endroit l’ensemble des réglementations liées à l’Environnement car si l’Arrêté Préfectoral d’Autorisation donne une large gamme d’informations, certains textes s’appliquent sans qu’ils ne figurent dans ce document incontournable pour la vie de l’entreprise.
Connaître la réglementation pour pouvoir agir c’est bien, mais connaître les projets de réglementation pour pouvoir anticiper, c’est encore mieux. Là encore les organisations professionnelles ont un rôle primordial car elles participent aux groupes de travail et aux consultations publiques qui précèdent la publication d’un texte réglementaire. Ainsi, les industriels, au travers de leurs organisations professionnelles peuvent d’une part, faire entendre leurs arguments, et d’autre part, se préparer si des investissements sont requis pour se mettre en conformité. Pour certains acteurs ou pays, la réglementation comme la normalisation représente un levier économico stratégique important. La révision du BREF Traitement de Surfaces va prochainement débuter. Elle va nécessiter au minimum trois années d’échanges à la fois au niveau de chaque État Membre et au niveau de l’Europe. L’enjeu est important pour les ateliers de traitements des matériaux car les conclusions MTD qui seront publiées à l’issue de cette révision seront d’application obligatoire. Il faut s’y préparer dès maintenant.

Anne-Sophie Maze, UITS

La vérité du jour n’est pas forcément celle du lendemain…
Les délais de publications font qu’entre le moment où j’écris ces lignes et le moment où vous les lirez, l’actualité aura probablement évolué ; ceci est d’autant plus vrai que depuis quelques mois le SARS-CoV2 a tendance à rendre les exercices de prévision particulièrement compliqués ! Alors entre la vision optimiste d’une fin de pandémie rendue envisageable grâce à une campagne de vaccination massive et la vision pessimiste liée à l’arrivée de nouveaux variants, je vais choisir la vision optimiste pour la rédaction de cet éditorial. L’activité dans notre domaine est fortement tributaire de la santé du secteur mécanique en général et de celui des transports en particulier. Dans le domaine aérien, les experts estiment qu’à la fin 2021, le trafic aura retrouvé environ 70 % de son volume d’avant crise et tablent sur un retour équivalent à 2019 pour fin 2023-début 2024. Dans le domaine automobile, les chiffres sont également en forte croissance par rapport à l’année dernière mais restent en deçà des ventes de 2019 : 1 083 795 voitures neuves ont été vendues en Europe en mai 2021, contre 1 443 708 en mai 2019. De plus, avec le virage lié à l’électrification des véhicules, c’est un secteur en pleine mutation.
Les carnets de commandes des secteurs d’activité bien implantés en Asie ont déjà bénéficié de la reprise économique qui a été plus forte et plus rapide qu’en Europe. En conséquence le prix des matières premières, dont les métaux, a subi une forte inflation liée d’une part à une importante demande des pays asiatiques et d’autre part à une inertie au redémarrage de certains fabricants d’aciers qui avaient stoppé de nombreuses lignes de production lors du premier confinement.
Au niveau de l’emploi, la « non-embauche » de 2019-2020 se traduit par une forte demande actuelle. Ainsi, une majorité de nos étudiants ont transformé leur stage de fin d’études ou leur contrat d’apprentissage en CDI dans les entreprises qui les accueillaient. En ce qui concerne la recherche, les projets à moyens ou longs termes (thèses, chaires…) ont été mis en stand-by au profit de contrats courts en attendant une meilleure visibilité. Quant aux financements publics ambitieux type ANR ils ont majoritairement été orientés vers les domaines de la santé. Espérons que la fin d’année nous permette de repartir sur un rythme plus normal. Ces derniers mois, la majorité des congrès scientifiques ont été annulés ou reportés ; ceux qui ont été maintenus ont été organisés sous forme distancielle comme l’« European Conference on Heat Treatment » (ECHT2020) en décembre 2020. Les congressistes qui ont participé à ce format sont unanimes, rien ne remplace le contact physique… même avec gestes barrières ! Alors, ne boudons pas le plaisir de nous retrouver les 24 et 25 novembre à Marseille pour le traditionnel congrès/salon organisé conjointement par l’A3TS et la SFV.

Philippe JACQUET, Enseignant-chercheur HDR, ECAM LaSalle, Campus de Lyon 

L’ingénierie des surfaces est partie intégrante de l’industrie du futur 4.0

La quatrième révolution industrielle constitue un changement de paradigme pour l’ensemble de notre société en impactant les services et l’industrie, plus particulièrement les industries manufacturières. Le moteur de cette transformation utilise les sciences et techniques. Ainsi, les nouveaux matériaux et procédés, la création de concepts inédits, la mode… sont portés par des produits et services toujours plus adaptés et personnalisés vers un consommateur exigeant, à l’écoute et avide de nouveauté. Un acteur interrogé 360° sur ses besoins et aspirations pour mieux répondre à ses attentes voire les devancer. Les besoins détectés et/ou créés, les développements de produits par le biais d’outils de production optimisés, agiles et intégrés et le consommateur lui-même sont désormais interconnectés dans une même chaîne d’information. Industrie 4.0… Le marché, valeur perçue et monétisée par la consommation des ménages ou l’achat des entreprises, en régit les interactions et les transformations.
La loi de marché du modèle théorique qui implique la transparence et la connaissance instantanée par tous les acteurs d’une information globalisée a ainsi migré vers notre industrie qui doit désormais réagir et adapter fonctionnalité et style en temps réel. Or la réactivité du modèle, sa capacité à intégrer le changement impose une flexibilité et une versatilité inédites à tous les process constamment adaptés. Ce constat serait incomplet sans l’exigence environnementale, optimisant l’énergie et les rejets, qui vient, verticalement dans les filières, s’imposer à chaque maillon de la chaîne, une nouvelle fois sollicitée dans une constante rationalisation des produits, matériaux et procédés. L’ingénierie des surfaces fonctionnelles constitue un maillon majeur de l’adaptation 4.0 et lui offre une surface sans cesse fonctionnalisée dans de nouvelles propriétés. Elle traduit l’application critique du produit, non seulement dans sa performance physique fonctionnelle (étanchéité, glissement, frottement…), sa durabilité avec plus de résistance, de qualité environnementale, mais aussi dans sa fonctionnalité d’aspect, de style ou de sa qualité perçue : un rempart à la contrefaçon !
Ainsi nos nouveaux smartphones, véhicules, vêtements et objets du quotidien… soit les produits manufacturés en général ; les étalons de style (des œuvres d’art aux objets iconiques jusqu’aux prototypes), intègrent le plus souvent la qualité de surface perçue comme marqueur fort de l’innovation : textures et haptique, peintures mates des nouveaux véhicules, motifs de fonctionnalisation gravés au laser femtoseconde, alliages à mémoire, pigments à couleurs variables, génération numérique de surface et approche psychosensorielle, mais aussi textures virucides… autant d’exemples où l’interface entre l’objet et l’humain est au cœur de la rupture d’innovation. Surface du futur 4.0… À coup sûr, les surfaces sont bien l’un des principaux enjeux de l’industrie du futur !

Serge Carras, président d’Altimet

L’hydrogène est tout petit, mais il prend énormément de place…

L’hydrogène est le plus léger et le plus simple (un proton et un électron) de tous les éléments chimiques. C’est aussi le plus présent dans l’univers dont il compose 75 % de la masse, et il se retrouve partout sur terre à travers l’eau (H2O). Et malgré cette petite taille, il est aujourd’hui l’objet de toutes les attentions de notre classe politique avec l’annonce par le gouvernement, d’un plan hydrogène à 7,2 milliards d’euros d’ici 2030 pour faire de ce gaz « l’énergie d’avenir de la France ». Possibilité souple de stockage des énergies renouvelables à production intermittente comme l’éolien ou le solaire, source d’énergie décarbonée se posant comme une alternative un peu idéalisée au diesel ou au kérosène avec « à la clé, 6 millions de tonnes d’émissions de CO2 économisés en 2030 », selon la ministre de la Transition Écologique, il constituerait la solution idéale… si on oubliait les problématiques d’entreposage et de production !
Du côté des ingénieurs et techniciens des matériaux, l’hydrogène nous le connaissons bien… et pas forcément sous un jour favorable. C’est en effet le compétiteur des réactions électrochimiques de réduction, et de nombreux travaux en galvanoplastie cherchent à limiter sa présence. Mais surtout, avec sa petite taille, l’hydrogène peut facilement diffuser dans un réseau métallique cristallin et y rester piégé. Il peut se combiner avec certains métaux ou dans des alliages comme ceux du titane pour former des hydrures métalliques. Plus généralement, il est à l’origine de la formation de secondes phases par précipitation ou recristallisation, parfois même par simple sollicitation mécanique comme dans le cas de l’écrouissage d’aciers austénitiques. Cela entraîne des modifications dans la microstructure ou dans la ductilité, à l’origine d’une forte dégradation des propriétés mécaniques des matériaux, encore amplifiée par la présence de contraintes qui peut conduire à la fissuration fragile ! Certes, il existe des solutions palliatives comme la prévention à l’exposition à l’hydrogène ou la mise à profit de sa grande vitesse de diffusion dans des opérations de dégazage. Elles sont cependant inadaptées aux grandes quantités mises en œuvre avec l’essor de la production d’énergie, à la mise en circulation de véhicules propres, au stockage et au développement de la ressource hydrogène.
Et c’est là que la communauté scientifique et technique du traitement des matériaux doit faire valoir ses compétences et son expérience. À nous de nous lancer dans la mise en œuvre de couches barrières à la pénétration avec des oxydes de surface, des revêtements à faibles coefficients de diffusion ! À nous de rechercher les conditions de traitements mécanique (laminage…), thermique et thermochimique (nitruration ionique…) dont l’implémentation dans ces situations inédites nécessite de lever de nouveaux verrous scientifiques et techniques ! Collectivement, nous avons la possibilité de nous mobiliser pour répondre à ces défis. Et devant l’importance sociétale et économique de l’enjeu, nous en avons peut-être même le devoir.

Jean-Yves Hihn, directeur adjoint, Institut UTINAM, UMR 6213 CNRS UFC, Besançon

Les surfaces, on ne les verra plus comme avant…

Dans les matériaux qui nous entourent, c’est la surface que l’on voit et ses propriétés impactent directement l’usage qu’il soit simplement esthétique via des peintures, de l’anodisation… ou pour améliorer leur durabilité (traitements anticorrosion, métalliques, chimiques, organiques) par diverses voies ou encore leurs fonctionnalités (usure, frottement, nettoyabilité…). La « ruine » des matériaux n’est pas due qu’au comportement de leur surface mais elle y contribue (piqûres de corrosion, amorçage de fissures, usure…). La nouvelle année est l’occasion de refaire un petit tour d’horizon du contexte et des perspectives. La transition écologique impacte déjà depuis plusieurs années le monde des surfaces via REACH d’abord conduisant au choix de traitements sans chrome VI, sans nickel ni cadmium, sans bisphénol, avec des résines biosourcées, puis en optimisant les procédés et leurs rejets, eau, air, diminution des solvants, traitements des effluents, recyclage des boues, récupération des poussières… Ces contraintes et les opportunités associées sont maintenant des incontournables : moins cher, plus durable, faisant appel à des matériaux abondants, non toxiques et recyclables, mettant le bon matériau juste au bon endroit. Revêtir des matériaux (métalliques ou non) d’alliage à haute entropie peut donner des propriétés mécaniques dépassant souvent les alliages métalliques traditionnels (dureté).
La transition numérique s’est accélérée, modélisation des surfaces et prédiction de leur comportement, design des solutions, texturation parfois imitant la nature qui sait si bien faire, nanotechnologies et « smart coatings » apportant de nouvelles fonctionnalités. L’arrivée de la fabrication additive et les possibilités énormes de réaliser des pièces complexes intégrant des fonctions ont ouvert un nouveau champ pour les traitements de surface. Une bonne partie de ces pièces ne peut être utilisée telle quelle que ce soit pour des aspects aussi bien esthétiques que fonctionnels et nécessite une opération supplémentaire. La complexité des formes impose donc de revoir les procédés et paramètres de traitement de surface.  Et maintenant parlons de notre quotidien, la Covid-19, pas encore tout à fait derrière nous : elle nous a fait prendre conscience du rôle des surfaces dans une dimension souvent oubliée, la dimension sanitaire. Les surfaces sont source de contact, de transfert possible dans les lieux et pour les objets à usages multiples, hôpitaux, transports partagés, objets de la vie quotidienne… On a alors parlé ou reparlé de surfaces antibactériennes, antivirales, de nettoyage facilité voire d’autonettoyage. On redécouvre le rôle de l’argent, du cuivre, de l’hydrophobicité et des solutions sont proches. Il y a encore des développements à venir sur ce sujet clef. Alors, les surfaces et leurs traitements n’ont pas fini de nous étonner… et de nous aider.

Danièle Quantin, présidente de la Société Française de Métallurgie et des Matériaux (SF2M) et présidente du Pôle de compétitivité Matéralia