Réduire le frottement : comment les revêtements de surface avancés économisent l'énergie, coupent les coûts et boostent l'efficacité industrielle

Quand il s'agit de frottement, Lars Pleth Nielsen est un homme de nombreux mots.

« Le frottement dépend des caractéristiques des surfaces — à quel point elles sont plates, rondes ou rugueuses », dit Pleth Nielsen, responsable du Centre de Tribologie à l'Institut Technologique Danois. « Le frottement dépend aussi du milieu où les surfaces se trouvent, sec ou humide, ou quelles particules sont présentes. C'est un domaine multidisciplinaire couvrant mécanique, chimie et dynamique des fluides, nécessitant une analyse au niveau atomique pour comprendre pleinement ce qui se passe. »

Le Centre de Tribologie développe des revêtements de surface qui réduisent frottement, corrosion et usure sur une large gamme d'applications. Avec une installation de revêtement opérant 7 jours sur 7, le Centre soutient principalement l'industrie danoise avec des solutions sur mesure.

Pleth Nielsen a passé la majeure partie de sa carrière à étudier les surfaces. Il a obtenu un doctorat en physique des surfaces, se concentrant sur le comportement d'atomes individuels sur les surfaces. Aujourd'hui, en plus de son travail à l'Institut, il préside ENIWEP — le Réseau Européen pour la Prévention de l'Usure Industrielle.

ENIWEP est une action parapluie EUREKA dédiée à la prévention de l'usure industrielle. Le projet renforce la collaboration entre industrie et recherche en tribologie et accélère le transfert de découvertes scientifiques vers la technologie industrielle.

Une initiative notable est un projet conjoint financé par l'Espagne, l'Allemagne et la Belgique, où l'équipe développe des revêtements carbone type diamant à faible frottement pour applications vide et spatiales.

Pleth Nielsen note que frottement et usure mécanique représentent environ 2 à 4 % du PIB d'un pays hautement industrialisé.

« Nous voyons des problèmes d'usure, de déchirure et de frottement dans des secteurs majeurs comme l'agroalimentaire et l'automobile », dit-il. « Le frottement est une raison majeure pour laquelle les composants ont une durée de vie limitée. Bien qu'appliquer des revêtements à faible frottement soit un coût initial, les bénéfices long terme — sortie de meilleure qualité, durée de vie outil prolongée, maintenance réduite — compensent largement l'investissement. Beaucoup d'entreprises sous-estiment initialement les coûts cachés du frottement jusqu'à ce qu'elles réalisent les économies des revêtements avancés. »

Il cite un fabricant danois de boîtes de conserve. Sans revêtements, les outils de pliage et estampage s'usent après seulement 30 minutes de production. Avec les revêtements de l'Institut, les outils opèrent plusieurs mois sans lubrification, éliminant le besoin de lubrifiants chimiques et du nettoyage intensif en eau et électricité des boîtes finies.

La nécessité du frottement

Le frottement est la force qui s'oppose au mouvement quand deux surfaces frottent l'une contre l'autre. Bien qu'il puisse nuire à la performance, le frottement est essentiel aux tâches quotidiennes — marcher, s'asseoir, monter des escaliers — car il empêche le glissement.

Réduire le frottement

Réduire le frottement est un objectif clé dans nombre de solutions de Trelleborg. Dans les applications d'étanchéité, par exemple, la fonction d'étanchéité doit être atteinte sans frottement excessif qui dégraderait la performance système. Qu'il s'agisse d'accélérer le mouvement sur un toboggan d'évacuation ou d'optimiser la performance pneus sur terrains variés, une gestion efficace du frottement est cruciale.

Dans les contextes industriels où la réduction du frottement peut influencer le PIB, l'ingénierie de solutions d'étanchéité et de tuyaux se concentre sur l'obtention de caractéristiques de frottement optimales par design et formulation matériaux. Trelleborg a développé des matériaux d'étanchéité Turcon à base PTFE qui améliorent l'efficacité dans les applications hydrauliques dynamiques, tandis que la technologie de frottement utilisée dans le tuyau Scirocco II réduit démontrablement les coûts dans les opérations de traitement de solides.

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