Améliorer la fonctionnalité via les surfaces structurées

Depuis les récentes percées dans le domaine de la technologie laser et ECM, il est désormais plus facile d’améliorer la fonctionnalité des composants et appareils. Cela, par ajout d’une texture ou structure en surface.

Lors du congrès “High Performance Cutting 2016” (Chemnitz, Allemagne), les possibilités d’ajouter une fonctionnalité aux composants et appareils par texturation ou structuration de la surface ont fait l’objet d’une présentation Keynote. Depuis les récentes percées dans le domaine de la technologie laser et ECM, c’est désormais plus facile et attire l’attention au niveau international. Le Fraunhofer-Institut de Chemnitz (IWU) a mené des recherches et a montré quelles sont les applications concernées et les possibilités. 

Surface et fonctionnalité

Les surfaces des composants ont de plusieurs manières une incidence sur la fonctionnalité d’une pièce. La couche mince en surface détermine, notamment, la résistance à la corrosion, le coefficient de frottement, les propriétés optiques, le mouillage, la biocompatibilité et la conductibilité thermique. Souvent, des revêtements sont appliqués pour résoudre des problèmes spécifiques en modifiant les propriétés de surfaces d’un produit. Par exemple, pour améliorer la résistance à l’usure, on applique un revêtement TiN ou TiCN de quelques micromètres d’épaisseur. Mais ce n’est pas toujours possible dans toutes les circonstances, ni adéquat pour toutes les applications. La texturation ou structuration d’une surface peut alors être une bonne solution de rechange.

Le travail de recherches a été mené principalement sur l’application d’une microstructure sur deux surfaces métalliques frottant l’une contre l’autre dans un bain huileux. C’est le cas par exemple dans les boîtes de différentiel ou les boîtes de vitesses, où le frottement contrôlé est à la base de la fonctionnalité d’un composant. Ces microcavités, diamètre 50 µm et profondeur 10 µm, ont été ajoutées au moyen d’un laser 8 W-picoseconde.

Les essais portant sur des surfaces de bronze en combinaison avec une contre-surface en acier ont montré que les microcavités dans l’acier retenaient l’huile, faisant fonction de réservoirs à lubrifiant, avec pour résultat une réduction de plus de 25 pour cent du coefficient de frottement. L’usure de la surface a diminué également, se traduisant par un allongement de la durée de vie de la pièce.

Sirris va mener des recherches sur la texturation laser

En variant la texture, et selon le type d’application, il est possible de modifier la fonctionnalité. Par exemple, on peut augmenter le coefficient de frottement d’une surface, ou faire en sorte que la surface devienne hydrophobe. Sirris a déjà réalisé quelques essais exploratoires dans ce domaine et va continuer dans cette voie. C’est ainsi que Sirris va mettre en place son propre programme de recherche et a investi dans l’acquisition d’une machine de texturation par laser femto seconde. Cette machine, installée dans le labo Sirris à Diepenbeek, sera disponible à partir de novembre 2016. D’autres informations à ce sujet vont suivre.

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