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LGEF : plus de 20 ans d’expertises sur les matériaux fonctionnels
Doter d'intelligence des pièces passives
FOCUS
encre, etc.) est une solution prometteuse. Récemment des matériaux composites créant une synergie entre les fortes propriétés électroactives des céramiques aux propriétés mécaniques des polymères ont été développés au LGEF. Il s’agit de composites piézoélectriques qui appor- tent une alternative à l’utilisation des céramiques ferroélectriques, en alliant une mise en œuvre aisée et un coup rela- tivement faible. Au vu de l’architecture typique des roulements, l’implémenta- tion d’un matériau de type piézoélec- trique sur la bague extérieure semble un bon compromis. Cela permet en outre de prendre en compte les contraintes d’in- tégration du roulement dans son envi- ronnement. Un composite ferroélectrique spécifique a été développé afin de pouvoir être mis en forme sous forme d’une encre. Un prototype intégrant l’électronique de conditionnement et la possibilité de télé alimenter l’ensemble via une liaison RFID a été réalisé. La figure ci-contre donne une illustration du concept développé ainsi que des données obtenues en les comparant avec un accéléromètre de réfé- rence. Il est intéressant de noter que le contenu fréquentiel est plus important, permettant de diagnostiquer plus rapi- dement des défaillances.
Perspectives
Le projet de recherche réalisé au LGEF s’inscrit dans la thématique du 4D prin- ting et de l’IoT, avec comme objectif de
Illustration d’une application des composites piézoélectriques pour le contrôle de santé des roulements.
doter d’intelligence des pièces actuel- lement passives. Si les techniques de fabrication additive sont d’ores et déjà exploitées sur des machines industrielles, de nombreux défis subsistent néanmoins pour leur utilisation à grande échelle et le développement de fonctions innovantes
à base de matériaux fonctionnels. À ce titre, le principal challenge réside surtout dans la réduction significative des coûts de mise en œuvre des composants élec- troactifs imprimés et leur bonne intégra- tion avec l’environnement qui leur est nécessaire G
Les matériaux électroactifs, qui réalisent une conversion électromécanique “directe” de l’énergie au sein même de la matière, démontrent peu à peu leurs potentiels d’innovation technologique face à de nombreux secteurs d’application. Outre l’idée qu’ils pourraient à terme supplanter, dans certains cas, les procédés de
transduction classiques (capteurs et actionneurs), les nouvelles possibilités offertes par ces matériaux en termes de performances et de fonctionnalités de couplage multiphysique constituent une puissante motivation pour aborder et résoudre des problématiques issues des enjeux sociétaux.
C’est autour de cette problématique que les équipes du LGEF disposent d’une expertise de plus de 20 ans autour du développement et la mise en application de matériaux fonctionnels pour la réalisation de fonctions mécatroniques.
Contact : pierre-jean.cottinet@insa-lyon.fr
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SUPPLÉMENT À N°64 G SEPTEMBRE 2018