Tribomètre : des matériaux triés sur le volet

Pour de nombreux constructeurs de machines suisses, l'augmentation des charges salariales et le maintien d'un franc fort constituent un sérieux problème. Les machines des fabricants à l'étranger, notamment dans les pays à bas salaires et émergents, se caractérisent par des coûts de fabrication moindres et une perte de qualité des produits finis est souvent tolérée en raison des coûts d'investissement plus faibles. La pression concurrentielle s'intensifie.
Pour pouvoir exploiter leurs avantages qualitatifs et conserver, voire accroître leurs parts de marché, les fabricants suisses sont obligés de maintenir leur longueur d'avance par rapport à la concurrence internationale. À titre d'exemple, un fournisseur de l'industrie plastique a dû relever le défi de produire de nouvelles machines plus durables aux coûts de maintenance réduits.
Essais d'usure axés sur la pratique
À la demande de la cliente, des pièces de machines ont été soumises à un essai de simulation comparatif au cours duquel le processus d'usure a été reconstitué en accéléré. Les données ainsi obtenues et les phénomènes observés tels que l'abrasion, l'adhérence et l'oxydation résultant des pics de température ont été consignés et analysés. Les images d'usure issues de la pratique et des essais de simulation ont ensuite été comparées afin de déterminer les paramètres d'usure des essais suivants.
Pour ces essais, les scientifiques ont utilisé un tribomètre à double disque développé par la haute école de Constance, le WITg et la société Walter + Bai AG (Löhningen). Ce dispositif d'essai à régulation et commande propres est utilisé depuis de nombreuses années déjà et se prête également à la simulation de l'état d'usure et de friction des engrenages.
Si, au premier abord, l'installation d'essai n'est pas spectaculaire, elle présente des atouts indéniables pour les projets d'essais et de recherches fondés sur la pratique. Les paramètres d'essai tels que la vitesse circonférentielle, le couple et la force de pression peuvent ainsi être ajustés au plus près des conditions réelles. Par ailleurs, il est possible d'interrompre les essais dès que l'un des paramètres sort des limites de tolérance définies.
Les causes de tels écarts peuvent être consignées et évaluées ultérieurement par comparaison. Cet aspect est important puisque les causes des modifications des paramètres liées à l'usure ne peuvent plus être déterminées en fin d'essai.
Des essais au projet CTI
Dans le cas présent, le principal objectif était de déterminer sur la base des essais les combinaisons de matériaux présentant une durabilité deux à trois fois supérieure à celle des concepts existants. En outre, les essais de plusieurs concepts devaient être réalisés dans un souci de temps et d'argent. En définitive, la collaboration entre la cliente et le WITg a duré plus de deux ans.
Pendant la phase de démarrage, le WITg a présenté son dispositif spécialisé dans les essais tribologiques. Des tests préalables ont montré que le tribomètre à double disque était l'instrument à préconiser. L'intérêt manifesté par la cliente a donné lieu à un vaste plan d'expériences, qui a permis de tester de nouveaux matériaux et combinaisons de matériaux. L'ébauche de projet ainsi élaborée a alors donné naissance à un projet de recherche CTI subventionné par la Confédération qui s'est déroulé sur plus de 18 mois.