Propriétés d’usage des matériaux et durabilité des produits du futur

Projet Connekt

Comportement en service des connectiques véhicules

Les mobilités offrent de multiples options technologiques. Les motorisations 100% électriques sont aujourd’hui en plein développement. L’électrification des véhicules représente ainsi un nouveau challenge pour les industriels. Les nouvelles puissances électriques en jeu augmentent considérablement les risques de pannes, de blessures électriques et d’incendie. Ces risques, liés aux nouveautés de conception, aux puissances électriques en jeu et à la variabilité de montage, sont d’autant plus élevés que les composants évoluent dans un environnement multiphysique très contraint.

Accompagner les entreprises pour mieux appréhender les difficultés et les implications en termes de durabilité et sécurité est un axe important pour le Cetim Grand Est.

Avec le soutien financier de la Région Grand Est et de l’Europe (Feder) et en collaboration avec le CRT Holo3, le projet Connekt vise à appréhender la problématique de la durée de vie des périphériques liés aux nouvelles motorisations dans le domaine du transport et notamment les nouvelles problématiques telles que les connectiques. Il s’agit en particulier d’acquérir des connaissances nouvelles sur le comportement à l’usage des connectiques et les facteurs influents leurs dégradations.

Projet ZoDrEx

Zonal isolation, Drilling and Exploitation of enhanced geothermal system

Mieux exploiter une source de chaleur stockée sous nos pieds … mais à de grandes profondeurs ! C’est l’ambition du projet européen ZoDrEx porté par Geo-Energie Suisse et 10 partenaires d’Allemagne, du Danemark, d’Espagne, de France et de Suisse, dont les français Cetim Grand Est et ÉS-Géothermie, exploitant alsacien expert en géothermie profonde. L’enjeu est de taille. En effet, cette énergie, très faiblement émettrice de gaz à effet de serre, possède un potentiel important au regard de l’immense quantité de chaleur disponible dans le sous-sol de la planète et présente une disponibilité indépendante des conditions météorologiques.

Doté d’un budget de 4,9 millions d’euros sur 3 ans (avec le soutien financier de la CE- Geothermica), le projet est structuré en trois thématiques :

• La première est l’amélioration de techniques de forage
• La deuxième concerne les opérations de stimulation et en particulier la « stimulation par étages »
• La troisième thématique, traitée par le Cetim Grand Est et ÉS-Géothermie, porte sur l’optimisation de l’exploitation des centrales géothermiques et sur la qualification des impacts qui en découlent. Le Cetim Grand Est étudiera en particulier les inhibiteurs de corrosion haute température en géothermie profonde en milieu agressif. Dans ce cadre, le Centre s’est équipé d’un autoclave instrumenté pour réaliser des mesures électrochimiques de résistance à la corrosion jusqu’à des températures de 300°C et des pressions de 200 bars, avec la possibilité d’injecter du dioxyde de carbone (CO₂), de l’oxygène (O₂) et de l’azote (N₂)

Projet SCELLMA

SCELLment de surconteneur céramique par torche plasMA

Les colis primaires, constitués des déchets radioactifs de haute activité vitrifiés dans des fûts en inox, sont amenés à être conditionnés dans des conteneurs afin de rejoindre, à terme, le site de stockage profond des déchets radioactifs (Cigéo). Le projet SCELLMA vise à développer un procédé de scellement de conteneurs en céramique en utilisant la technologie plasma thermique. L’objectif est d’assembler deux pièces céramiques épaisses de grandes dimensions (le corps et le couvercle du conteneur) de manière étanche et durable.

Projet FACORR

Durabilité des matériaux issus de Fabrication Additive

Ce projet consiste à comparer la tenue à la corrosion de l’inox 316L obtenu par fabrication additive SLM (Selective Laser Melting) avec le même matériau issu d’une métallurgie traditionnelle.

A ce jour, nous investiguons plus particulièrement l’influence de certains paramètres, tels qu’orientation de la microstructure, traitements thermiques, traitements de finition de surface (passivation) et comparons nos résultats à ceux obtenus sur une tôle laminée (fabrication traditionnelle).

Projet COM-Gra

Composites à base d’Oxyde Métallique – Graphène : nouveaux matériaux d’électrode pour supercondensateur

Un supercondensateur a la capacité de stocker et délivrer de l’énergie avec beaucoup de puissance.

Les supercondensateurs ont une grande cyclabilité, ils peuvent subir entre 500 000 et 200 millions de cycles de charge/décharge (contre 1000 cycles pour une batterie lithium-ion).

D’après le diagramme de Ragone, les supercondensateurs sont un bon compromis entre les batteries et les condensateurs, leur densité d’énergie et leur densité de puissance se trouvent entre celles des batteries et des condensateurs.

Les supercondensateurs peuvent se recharger en quelque secondes, alors que les batteries mettent plusieurs heures ! (trais en pointillé = temps de charge et de décharge).

Point faible, la quantité d’énergie que l’on peut stocker dans un supercondensateur est supérieure aux condensateurs mais bien inférieure aux batteries.

Le projet « Composites à base d’Oxyde Métallique-Graphène : nouveaux matériaux d’électrodes pour supercondensateur » (COM-Gra) est un projet R&D exploratoire, financé en partie par l’institut Carnot MICA, effectué sur 1 an en collaboration avec l’Institut de Chimie et Procédés pour l’Energie, l’Environnement et la Santé (ICPEES), laboratoire de recherche qui dépend du CNRS et de l’Université de Strasbourg.

Projet Corrosion in situ

Mesure et suivi de la corrosion sur site

Cette thématique de recherche s’inscrit sur le long terme. A ce jour, nous avons en particulier travaillé sur la technique de l’émission acoustique et du bruit électrochimique dans le but de détecter la corrosion naturelle en temps réel.

Projet TiPolTi

Tenue à la corrosion de sandwichs polymère/titane pour une application dans le domaine biomédical (cranioplastie)

Pour la cranioplastie et la chirurgie de la mâchoire, des biomatériaux avec des propriétés mécaniques proches de celles des os humains sont nécessaires. Actuellement, seulement des mono-matériaux sont utilisés mais peu d’implants réussissent. Le but du projet TiPolTi est de préparer un nouveau matériau, à savoir un sandwich Ti/Polymère/Ti qui combine à la fois la biocompatibilité – en remplaçant la colle époxyde toxique habituellement utilisée dans ces sandwichs à applications non biomédicales – et en améliorant les propriétés mécaniques – en jouant sur la nature et l’épaisseur des couches du sandwich.

Ce projet implique 7 structures de l’Institut Carnot MICA (IPCMS, Irepa Laser, ICS, CRITT Matériaux, Aérial, Inserm et Cetim Grand Est) et son étendue va de la production à la caractérisation structurale, mécanique et biologique des sandwichs.

Projet Pile à combustible

Etude de la durabilité de nouveaux matériaux catalyseurs anodiques à base de nickel déposé Ni-M (M=Cu, Pd)

Le projet DevInovPaCAl a pour objectif de développer la pile à combustible alcaline à membrane échangeuse d’anions à base de catalyseurs sans platine en réunissant l’Institut de Chimie et Procédés pour l’Energie, l’Environnement et la Santé (ICPEES) et le CETIM GRAND EST. Les objectifs de ce projet sont :

• le développement et la caractérisation de catalyseurs anodiques de type bimétalliques NiM sur carbone, suivi d’une étude électrochimique et cinétique de l’électrooxydation du dihydrogène,
• le développement et la caractérisation de catalyseurs cathodiques, de type pérovskite supportés sur carbone, suivi d’une étude électrochimique et cinétique de l’électroréduction du dioxygène,
• l’étude de la corrosion des catalyseurs.