N°461 - Décembre 2019

Design et matériaux : ne pas oublier la fabrication !

Il y a quelques années une société allemande a conçu un réacteur nucléaire à eau bouillante. Ce réacteur résultait d’une grande expérience acquise au préalable. Le design était bon, les matériaux choisis intelligemment et fiables. Tout semblait aller au mieux jusqu’à ce que quelqu’un se rende compte que les gros forgés nécessaires à la fabrication de la cuve du réacteur étaient impossibles à forger car trop gros par rapport aux capacités mondiales des forges libres.
De même l’usinage d’acier inoxydable austénitique peut conduire le matériau à une plus grande sensibilité à la corrosion sous contrainte, ou à la fatigue, à cause d’une déformation importante en surface. Il en est de même pour le soudage.
Ou bien encore, le moulage de grosses pièces en acier austéno-ferritique peut mener à la fragilisation de la pièce par vieillissement thermique de la phase ferritique. Ce phénomène conduit au remplacement des coudes de tuyauterie primaire des réacteurs nucléaires.
Ces exemples nous rappellent que les choix des matériaux devant remplir une fonction spécifique pour un design donné, ne peuvent se faire qu’en ayant pris en compte en parallèle la technique de fabrication la plus adaptée. La fabrication peut en effet profondément modifier les propriétés des matériaux et limiter les dimensions ou les formes de composants.
La « mode » de l’impression 3D ou fabrication additive, semble soutenir l’idée qu’avec la bonne nuance de matériau on pourrait accéder grâce à cette technique à une gamme très importante de composants. Or, dans le monde industriel, cela n’arrive pas aussi aisément. Le matériau qui résulte de cette technique n’est pas forcément capable de remplir la fonction pour laquelle on l’avait choisi. Il n’y a d’ailleurs pas de pièces de structure qui soient actuellement fabriquées industriellement en impression 3D dans l’aéronautique, l’automobile ou l’énergie.
En conclusion, il est important d’avoir le réflexe d’associer au matériau la technique de fabrication choisie pour le composant et de se poser la question de l’influence de cette technique sur les propriétés en service du matériau sélectionné.

Jean Dhers, R&D Manager, Framatome