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Les technologies innovantes de traitement de surfaces au service de l’aéronautique, mais aussi de la mobilité ou de l’énergie de demain

Réduire les consommations d’énergie grâce à l’aérodynamisme des avions demande un subtil mélange de technologies. Parmi celles-ci, le contrôle du flux laminaire hybride (HLFC) constitue un des moyens de garantir que l’air circule autour de certaines parties de l’avion en couches parallèles à l’aide d’une structure hybride pouvant être montée sur le bord d’attaque de la queue et de l’aile. Le jeu en vaut la chandelle, puisque l’économie sur le carburant peut atteindre 5 à 10%. Mais la collision avec les insectes et les résidus qui restent sur la surface sont à l’origine de perturbations telles qu’elles peuvent réduire à néant les effets de ce design.

Materia Nova est à la tête de l’initiative CLEANSKY CHOPIN, un projet européen qui vise la mise au point de technologies de surface pour réduire durablement la contamination des substrats HLFC par les résidus d’insectes.

CLEANSKY CHOPIN : une technologie pour fixer les défaillances d’une autre

Le projet européen CHOPIN (Coatings with hydrophobic and/or omniphobic properties against insect contamination) a démarré il y a 2 ans, en mars 2018. Avec une coordination assurée par Materia Nova, le projet réunit cinq partenaires dont CIDETEC (Espagne), le von Karman Institute for Fluid Dynamics (VKI – Belgique), NORCE (Norvège) et Berthier Etudes (Lyon, France).

La problématique de départ a été apportée par Airbus. L’entreprise aéronautique souhaitait réduire l’encrassement des bords d’attaques d’avion lié aux insectes qui rendait pratiquement nuls les effets du HLFC. En effet, cette technologique repose entre autres sur la présence de micro-trous produits par des faisceaux d’électrons ou de lasers. Dès lors, quelques résidus de moins de 150µm sont déjà suffisants pour générer des turbulences.

Pour arranger cette situation, la solution est de produire des surfaces capables de s’auto-nettoyer. Le projet CHOPIN a justement pour premier objectif de mettre au point ce type de technologies. Différentes voies ont été étudiées, tels que les revêtements  hydrophobes  par  procédé  sol-gel  et  résines  UV  (Materia Nova), la solution IONOGEL omniphobe de CIDETEC, la modification de surfaces par implantation  ionique  (Materia Nova) et l’application par projection de poudres de téflon par BERTHIER. Ces solutions ont un effet anti-adhérent et propriétés easy-to-clean et ont été optimisées afin d’augmenter leur durabilité (résistance UV, impact, etc.).

Toujours dans le cadre du projet, les meilleurs candidats devraient être testés en soufflerie (wind tunnel,  VKI) dans  laquelle seront injectés des insectes (type « fruit fly ») afin d’évaluer leur efficacité. La phase suivante sera dédiée aux essais en conditions réelles sur drones (NORCE). Des échantillons revêtus seront accrochés sur le nez du drone qui  effectuera des vols dans des zones riches en insectes (nord de la  Norvège).

De l’aéronautique vers la diversification

CHOPIN CLEANSKY a déjà vu naitre une autre initiative dans son sillage : le projet européen STELLAR (H2020 CLEANSKY), également coordonné par Materia Nova et qui a démarré fin 2019. Huit partenaires y sont impliqués, toujours sous la coordination de Materia Nova. On retrouve CIDETEC et VKI, mais aussi l’UMONS, Sopura, une PME wallonne spécialisée en formulation de solutions de nettoyage (notamment dans le domaine alimentaire) , La Mesure sur Mesure (PME française active dans le domaine des senseurs) et SONACA . Ce projet, complémentaire à CHOPIN, inclut une étude fondamentale des mécanismes liés à l’encrassement par les insectes et les interactions physico-chimiques avec les surfaces (UMONS, Belgique et ESPCI, France). STELLAR vise le développement de technologies de revêtements à effet de glissance et auto-réparants (MATERIA NOVA et CIDETEC) et des solutions de nettoyage à base d’enzymes développées par SOPURA. Contrairement à CHOPIN, les solutions seront validées sur avions : un avion de test avec SONACA Aircraft et un avion commercial avec SN Brussels Airlines.

L’objectif de ces projets pour Materia Nova est notamment de déployer ces technologies (sol/gel, implantation ionique, etc.) plus largement et répondre ainsi à des problématiques présentes dans d’autres secteurs industriels.

En guise d’exemple, ce déploiement pourrait trouver son utilité dans la mobilité, un secteur qui connaît le même type de contrainte, mais aussi les secteurs ferroviaire et éolien.

Pour éviter l’encrassement des pales qui ne sont pas sans rappeler les ailes d’avion, les éoliennes pourraient être protégées durablement par des traitements de surface similaires.

A noter encore que Materia Nova est d’ailleurs impliqué dans un projet de type EUROSTAR (AMPERE) avec la SNCF, BERTHIER ETUDES (partenaire de CHOPIN) et DOTHEE (une PME wallonne qui formule des peintures).

Plus d’informations : http://www.chopin-project.eu/ – Mireille Poelman, program leader chez Materia Nova, et coordinatrice des projets Européens CHOPIN et STELLAR

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