1. Pour la cryogénie : températures négatives extrêmes.

Le secteur de la cryogénie se concentre sur l’étude et la production des températures dites extrêmes, en dessous de -150°C et qui peuvent aller jusqu’à -273°C. Entre ces deux températures on observe le phénomène de liquéfaction des gaz, autrement dit du changement d’état d’un gaz en liquide. 

Ces gaz liquides sont utilisés pour des applications spécifiques dans lesquels nous intervenons : l’hydrogène, le médical, etc.

Quelle est la principale exigence du secteur cryogénique ?

Une bonne isolation. Pour permettre le procédé de liquéfaction, une température négative minimum doit être tenue et ce pendant toute la durée du processus. Les pièces d’isolation sont primordiales et permettent d’éviter la surconsommation d’énergie (pour atteindre la température voulue), la détérioration des équipements alentour et permettent d’assurer la sécurité du personnel. On retrouve ce type de pièce dans les systèmes de pompes, les compresseurs pour le transport des gaz liquéfiés, de l’extraction jusqu’au stockage en passant par les terminaux gaziers et les méthaniers (on parle souvent de gaz naturel liquéfié, en abrégé LNG).

Les caractéristiques matériaux attendues pour le secteur de la cryogénie

• Résistance à des températures négatives pouvant aller jusqu’à -273°C (en continu). 
• Faible conductivité thermique, mesurée en W/(m•K), pour prévenir les ponts thermiques.
• Faible inflammabilité pour répondre aux exigences de comportement feu de certaines infrastructures (absence d’halogènes).
• Résistance à la corrosion et aux UV, notamment dans le domaine maritime (offshore).
• Stabilité dimensionnelle.
• Propriété mécanique pour les supports de pipeline.

Les principaux matériaux utilisés pour ces applications sont des composites bois bakélisé, stratifiés fibres de verres avec résines spécifiques. ICM Industrie intervient depuis plusieurs années auprès de grands groupes dans le domaine très contraignant de la cryogénie. Nous réalisons des pièces pouvant résister aux très basses températures (0 K ; -273°C) et aux très hautes pressions afin de garantir l’étanchéité dans les réservoirs, pompes, compresseurs et vannes.

2. Pour l’aéronautique : températures extrêmes, contraintes de poids et de résistance.

La filière aéronautique se concentre sur la conception, la production et la maintenance de matériels dédiés, sur les marchés civils et militaires. Ce domaine de pointe est soumis à de nombreux impératifs tels que la sécurité, le poids ou encore la performance. Il est primordial d’assurer une traçabilité depuis les matières premières jusqu’aux produits semi-finis. Il existe des normes pour encadrer la production et assurer une certaine qualité.

Quelles sont les principales exigences du secteur aéronautique ?

– Des équipements fiables : la norme EN9100 est une certification européenne applicable aux secteurs aéronautique et défense qui assure la qualité des prestations proposées.

– Une grande charge de production : une fois les commandes d’aéronefs passées, les commandes doivent être réalisées le plus rapidement possible, tout en assurant le bon niveau de qualité. Le secteur de l’aéronautique représente une grande charge de travail en production.

Les caractéristiques matériaux attendues pour le secteur de l’aéronautique

• Conduction électrique moindre pour limiter le risque d’étincelle, la métallisation de surface et éviter les dommages directs dus à la foudre.
• Résistance au feu, pour leur utilisation en présence de matériaux combustibles.
• Tenue aux hydrocarbures pour éviter le stress cracking.
• Résistance mécanique car ils sont exposés à toutes sortes de conditions extrêmes : altitude, vent, température pouvant aller de -70°C jusqu’à 250°C et vitesse d’environ 900 km/h, usure, corrosion, etc.
• Légèreté, un élément pris en compte lors de la construction d’un avion notamment pour diminuer la consommation de carburant, et son empreinte carbone.

Les principaux matériaux utilisés pour les applications aéronautiques sont, des plastiques de  haute performance : Peek, Meldin, Vespel, PTFE, PEI, PSU, des composites haute température : résine époxy renforcé de fibre de verre, et des métaux non-ferreux, type aluminium… Pour le compte de grands constructeurs et équipementiers de 1er rang, nous usinons des pièces et sous-ensembles de nombreuses parties d’un aéronef (cockpit, de train d’atterrissage, de portes, du cœur électrique et du circuit de distribution d’un avion).

Un savoir-faire complexe qui exige un niveau de précision extrême, pour des dimensions de pièces allant du millimètre au grand format.

3. Pour le médical : résistance à la stérilisation et innocuité.

L’industrie médicale est un secteur de pointe qui nécessite précision, sécurité et hygiène. Les matériaux utilisés doivent respecter des caractéristiques précises pour correspondre aux exigences du secteur. De même que dans l’aéronautique, la traçabilité est primordiale.
Notre gamme technique de plastique offre à nos clients un large choix adapté à leurs applications. Les champs d’applications sont variés, nous intervenons sur les équipements, les machines de diagnostic ou les instruments médicaux.

Quelles sont les principales exigences du secteur médical ?

– Étant donné que les dispositifs médicaux doivent être stérilisés, il est extrêmement important de veiller à ce que les matériaux utilisés supportent une stérilisation par autoclave, par faisceaux d’électrons ou par rayons gamma. 
– La biocompatibilité des matériaux revêt également une importance cruciale pour la bonne interaction des dispositifs entrant en contact avec la peau des patients.
– La complexité des pièces nécessite une précision et une tolérance accrues.

Les caractéristiques matériaux attendues pour le secteur médical

• Bonnes propriétés thermiques afin de résister aux différents processus médicaux.
• Très bon état de surface.
• Propriété magnétique faible pour ne pas interférer dans les résultats des examens.
• Résistance aux agents chimiques et à la stérilisation.

Les principaux matériaux utilisés sont des plastiques techniques, PPSU, PTFE, PMMA, Garolite G-10, Polypropylène (PP), Polycarbonate (PC), ABS et polystyrène. Le PEEK et le PEI sont deux matières plastiques qui présentent une biocompatibilité à long terme et qui résistent à une stérilisation par autoclave (stérilisation à la vapeur) tout en conservant leurs propriétés physiques.
Les applications les plus courantes : l’imagerie, les lits médicalisés, l’orthopédie, l’analyse, la chirurgie, la connectique et l’instrumentation à fin de diagnostic.

Pour répondre aux exigences des clients en termes de transparence parfaite, nos pièces transparentes sont re-polies à 100%. Nous usinons des pièces et des micro-pièces complexes de quelques millimètres.

ICM Industrie c’est 30 ans d’expertise dans la distribution et l’usinage de matières plastiques et composites pour des secteurs de pointe.

Quels sont les outils à votre disposition ?

• Une vue d’ensemble des matériaux les plus courants grâce à notre guide de choix matière, il regroupe toutes les caractéristiques des matériaux thermoplastiques, thermodurcissables et isolants souples.
• Des technico-commerciaux pour vous accompagner dans le développement et la réalisation de votre projet.
• Des fiches matières sont disponibles sur les pages plastiques et composites.

L’hydrogène (H₂) est un vecteur énergétique. Il est issu à 95% de la transformation d’énergies fossiles (pétrole, gaz naturel, et charbon).

Le procédé de production de l’hydrogène génère des émissions de gaz à effet de serre (CO₂).
Pour information, plus de 800 millions de tonnes de CO₂ sont émises chaque année avec ce procédé.

Produire et utiliser de l’hydrogène décarboné devient donc un enjeu majeur dans la transition énergétique.

Qu’appelle-t-on Hydrogène Vert ?

L’hydrogène « vert » (dit renouvelable) est fabriqué par électrolyse de l’eau à partir d’électricité provenant uniquement d’énergie renouvelable. (Éolien, solaire, hydraulique)
Une fois fabriqué, cet hydrogène doit être stocké, puis transporté jusqu’à son lieu de distribution et d’utilisation.

Les freins à son déploiement sont ses coûts de production et celui des électrolyseurs.

L’hydrogène en France est un marché à fort potentiel, notamment grâce au plan mis en place par le gouvernement qui a pour objectif d’accompagner l’innovation et le déploiement industriel de l’hydrogène décarboné.

Ce plan repose sur 3 axes :

• La production d’hydrogène par électrolyse pour l’industrie
• L’usage dans la mobilité en complément des filières batteries
• L’introduction dans les réseaux énergétiques

FOCUS sur l’utilisation de l’hydrogène pour la mobilité

Quelques chiffres

En France, le transport est responsable de 38% des émissions de gaz à effet de serre. 

• Un véhicule diesel produit entre 40 et 45 tonnes de CO₂ sur l’ensemble de sa durée de vie
• Un véhicule hydrogène produit un peu plus de 35 tonnes
• Un véhicule hydrogène produit par électrolyse renouvelable produit quant à lui moins de 15 tonnes.

Nous comprenons facilement que les enjeux de l’hydrogène décarboné dans la mobilité sont considérables pour réduire drastiquement les émissions.

Comment fonctionne actuellement une pile à combustible ?

L’hydrogène alimente la pile à combustible — celle-ci produit de l’électricité — et entraine le fonctionnement du moteur électrique qui fait avancer le véhicule.
Alimentée par un mélange d’air et d’hydrogène, la pile convertit l’énergie chimique de l’hydrogène en énergie électrique suivant le principe inverse de l’électrolyse.
La pile à combustible permet de produire de l’électricité sans autre émission que de la vapeur d’eau.

La pile à combustible générateur d’électricité pour les voitures électriques

La pile à combustible (PAC) réalise en son cœur une combustion électro-chimique contrôlée d’oxygène (O₂) et d’hydrogène (H₂), avec pour résultat une production simultanée d’eau, de chaleur et surtout d’électricité.
Cette réaction chimique se fait notamment par l’intermédiaire de plaques associés à d’autres composants. Ces plaques sont appelées « plaques bi-polaires », et peuvent être, suivant la technologie retenue, soit en métal formé soit en graphite usiné.
Une PAC est donc constituée de plusieurs dizaines voire centaines de plaques empilées qui sont maintenus entre deux flasques de maintien latérales en métal, le tout faisant l’objet d’un serrage définitif par l’intermédiaire de tirants filetées en acier isolé.

Comment ICM Industrie répond à ce besoin ?

• ICM Industrie est expert en usinage sur les matériaux synthétiques. Nous sommes donc idéalement positionnés pour réaliser l’usinage de ces plaques bi-polaire.
• Les tiges filetées en acier sont avantageusement remplacées par des tiges filetées en stratifiés composites.
• Et enfin, les flasques latéraux de maintien en stratifié composite peuvent se substituer aux flasques en métal.

Nos multiples expertises dans la cryogénie, la haute température, mais aussi le diélectrique et une multitude d’applications mécaniques font donc d’ICM Industrie le spécialiste des solutions composites, applicable à la pile à combustible.

« Quelque soit les contraintes imposées, il existe une solution dans la structure même du composite »

Observons plus largement, les possibilités des matériaux composites.

Les caractéristiques du composite

Un matériau stratifié composite est un matériau qui est constitué d’au moins 2 composants distincts, qui possède des caractéristiques intrinsèques qui lui sont propres, et dont les propriétés sont différentes de celles des deux matériaux distincts qui le compose.

Ces caractéristiques propres sont principalement : physiques, diélectriques, mécaniques et chimiques.

La gamme produits proposée par ICM Industrie couvre un très large spectre d’applications : du 0°Kelvin ( -273°C) jusqu’à 700°C.
Dans cette gamme de produits figure des stratifiés composites comme la bakélite (qui est un des plus anciens matériaux composites à usage industriel), le mica aggloméré pour les hautes températures mais aussi les stratifiés verre époxy, et également les verre polyester.

Avantages du composite

Principalement composé d’un renfort (principalement en fibre de verre) et d’un liant (une résine), les matériaux stratifiés composites présentent des propriétés remarquables :

• La légèreté, avec des densités qui vont de 1.3 à 2.3.
• L’isolation diélectrique, jusqu’à 20kv/mm d’épaisseur de produit.
• La résistance mécanique, certaines références garantissent un module d’élasticité en flexion de 24GPa (plus ce module est élevé, plus la résistance à la déformation du matériau est grande).
• Étant imputrescible, ils sont tous adaptés pour des applications en milieux humide (brouillard salin par exemple ou atmosphère tropicale).
• Avec une conductivité thermique faible, ils constituent un véritable rempart ralentissant au maximum le passage des calories.
• Fortement recommandés pour des applications dans les domaines ferroviaire et aéronautique, leur classement feu/fumée est approuvé et encadré par les normes les plus strict, comme la norme américaine UL94 (cette norme établi un classement de tenue au feu pour toutes les matières de la grande famille des plastiques, dont font partie les stratifiés composites).
• Et enfin en atmosphère chimique, leur résistance à de multiples agents corrosifs est très large (bases, solvants, acides divers, carburants, huiles).
  La visserie composite remplace ainsi celle en métal en cas de projections de liquide corrosif (bain électrolytique par exemple).

De plus, ICM Industrie réalise le surmoulage de stratifiés composites sur support métallique (selon traitement spécifiques), permettant de multiples applications.
Exemple : associer la rigidité du métal et l’isolation diélectrique du composite.

Les composites, une alternative gagnante face aux métaux

Si l’on peut, bien évidemment, associer ces deux matériaux que sont les métaux et les composites, chacun possède néanmoins des propriétés propres qui sont bien différentes.

Les matériaux stratifiés composites présentent tout d’abord un fantastique atout : leur légèreté.

En pesant une éprouvette de même dimensions réalisé dans 3 types de matériaux, successivement composite, aluminium 2017 et acier inoxydable 316L, on constate que l’écart mesuré est énorme, atteignant presque un coefficient de X4 dans le cas de l’acier inoxydable.
C’est en grande partie pour cette raison qu’aujourd’hui, de nombreux équipements sont réalisés en matériaux composites : jusqu’à 50% de la structure d’un Airbus A350, les carénages avant de la plupart des motrices ferroviaires, les pales d’éoliennes parmi les exemples les plus connus.
Nous constatons également que la dilatation linéique des matériaux composites (dilatation ou rétractation dans une direction axiale) est égale à celle de l’acier, et bien inférieure à celle de l’aluminium.
Dans le domaine de la cryogénie, cette propriété, associée à une faible conductivité thermique, permet par exemple l’utilisation dans les compresseurs et les pompes destinées au transport et au stockage de gaz liquéfiés (- 160°C pour le gaz naturel liquéfié).
La résistance mécanique des matériaux stratifiés composites est certes plus faible que celles des métaux comme l’aluminium ou l’acier, mais associée à une excellente conductivité thermique, elle autorise un emploi massif dans tous les cas où l’on recherche une isolation thermique efficace associée à un support mécanique permettant de garantir rigidité et tenue dans le temps.

Quels sont les outils à votre disposition ?

• Un expert des matériaux composites

25 ans d’expertise industrielle dans le développement de solutions composites

VOTRE CONTACT

Jérôme ZURBACH

jeromezurbach@icmindustrie.com

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