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Quand l’électronique s’invite dans les élastomères

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15/11/2016

La note de veille d’octobre 2016 intitulée « Elastronique » présente des applications associant les potentialités de la physique des élastomères à des éléments électroniques. Ces applications « intelligentes et communicantes » concernent de nombreux secteurs de la mécanique.

 

Rendre les pièces élastomères « intelligentes » et « communicantes » avec leur environnement. C’était l’objectif de la Fondation du caoutchouc (FDCA) - mise en place en juin 2014 par le Centre français des caoutchoucs et des polymères (CFCP) - en lançant le projet intitulé « Elastronique » en 2015. Ce projet vise en effet à étudier les opportunités d’accroître les fonctionnalités des élastomères en leur associant des éléments électroniques. Un sujet porteur, car comme en témoigne la note de veille du Cetim qui lui est consacrée, le nombre d’applications liées à cette association ne cesse de croître.

 

Elastomères magnétiques

Insérer de l’électronique dans les élastomères permet, par exemple, de suivre la dégradation de pièces en service ou de faire varier en continu les paramètres d’un système. Exemple dans l’automobile, avec Hutchinson. Grâce à l’usage d’élasto-ferrites, des mélanges de particules de ferrites enveloppées dans une matrice élastomère (généralement à base nitrile), qui peuvent être déposés sur un support métallique, le spécialiste de la transformation des caoutchoucs a développé différents types de codeurs : codeurs ABS, codeurs d’arbres à cames, codeurs de transmission…

 

Pneumatiques intelligents

Dans un autre domaine, Michelin a développé un système de surveillance des pneumatiques d’engins miniers : le Michelin Earthmover Management System (MEMS), qui entre dans une nouvelle phase de développement avec l’Evolution 3. Les machines concernées sont dotées de pneumatiques de plus de 4 mètres de haut et pesant 5 tonnes. L’objectif est de rendre le pneumatique communicant pour anticiper les problèmes et donc réduire les opérations de maintenance. Deux modèles de capteurs peuvent être utilisés : les capteurs classiques et les capteurs destinés aux pneumatiques lestés à l’eau avec des additifs. Dans les deux cas, les pneumatiques équipés de Mems Evolution3 sont en mesure d’informer en permanence les opérateurs de leurs conditions de température et de pression.

 

Actionneurs élastomères diélectriques

C’est dans le monde des actionneurs, cette fois, que les travaux initiés par les chercheurs du Stanford Research Institute dans les années 1990 trouvent aujourd’hui des débouchés, avec des actionneurs à base d’élastomères diélectriques. Ces composants sont constitués de caoutchoucs très flexibles généralement isolants et capables de changer de dimensions lorsqu’une sollicitation électrique est exercée par une faible force d’actionnement, selon le principe d’une capacité variable.

Ces matériaux légers, silencieux et biocompatibles peuvent donc se déformer suivant des axes multidirectionnels. Ils trouvent aujourd’hui de nombreuses applications : muscles artificiels, robots biométriques, pompes et valves, capteurs et générateurs d’énergie... Et ce n’est qu’un début. En effet, de nombreux travaux sont en cours sur ce sujet, menés notamment par l’Empa de Düsseldorf et l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne.

 

Retrouvez l'intégralité de la note de veille « Élastronique » sur le site du Cetim, rubrique « Mécathèque ».

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