Travaux publics, Mines, Forage

Commission
Travaux publics,
Mines, Forage
Commission : Travaux publics, Mines, Forage.
Président : Max Boni (Mecalac).
Chargé de profession : Alain Trouvé.
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Membres de la commission : 10 sociétés, le syndicat professionnel Cisma.
Comité programme : Engins mobiles et installations regroupant les professions Machines
agricoles - Matériels de travaux publics, carrières et préparation des matériaux, mines,
forage, équipements pour le bâtiment - Matériels de manutention-levage, stockage.
Collaboration entre industriels et le Cetim, les Comités programme doivent optimiser
les moyens consacrés à la R&D en fédérant les thèmes communs à plusieurs commissions
professionnelles.
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Résultats globaux
21 projets gérés en 2013 dont trois lancés cette même année.
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Types de projets réalisés par la commission :
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- bruit, vibration, thermique : mesures acoustiques par antennerie, restitution des actions bruits et vibrations, bruits hydrauliques,
suivi du GT « Chantier » du Conseil national du bruit (CNB), alarme de recul, analyse du bruit d’un chantier ;
- réglementation, normalisation : directive Agents physiques, suivi normatif Compatibilité électromagnétique (CEM), guide
construction ensembles mécano-soudés ;
- fonctionnement des machines : hydraulique à eau, surveillance d’un bras de pelle par émission acoustique, amélioration
des performances énergétiques des engins mobiles, caractérisation / modélisation des composants hydrauliques, caractérisation
des performances des huiles biodégradables ;
- procédés, matériaux : assemblage de matériaux métalliques avec des non-métalliques, assemblage par collage, tenue en flexion
des soudures en L, capitalisation des études soudage, Cahier des charges de sous-traitance en mécanosoudage ;
- divers : conception fiabiliste, veille technologique, fatigue vibratoire, contrôle des soudures d’angle non pleinement pénétrées,
modélisation des assemblages soudés.
Thématiques prioritaires du Comité programme
Conception fiabiliste, simulation vibro-acoustique, efficacité énergétique, maintenance prédictive, aide intelligente à la conduite et à
la stabilité des engins, applications structurales des matériaux composites, modélisation et simulation des procédés d’assemblages.
Technologies prioritaires 2015 en mécanique
Dans le prolongement de l’exercice Technologies Clés 2015 pour l’industrie française du ministère de l’Industrie, la FIM et le
Cetim, en partenariat avec le Cetiat, l’Institut de soudure et le LRCCP, ont identifié 41 technologies prioritaires pour les entreprises
de mécanique à l’horizon 2015. Ces technologies qui font ou feront la différence demain sont compilées sous forme de fiches
et sont consultables sur cetim.fr.
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Sélection du Comité programme :
• Entreprise étendue, Intégration du facteur humain, Éco-conception, Efficacité énergétique des produits et procédés, Aciers
très hautes performances et superalliages, Composites thermoplastiques, Assemblage multi-matériaux, Soudage de matériaux
à hautes performances, Conception / simulation mécatronique, Capteurs autonomes et communicants, Composants et machines
communicants, Conception de produits fiables et sûrs, Surveillance en continu, Télésurveillance et pilotage à distance.
Quelques résultats d’actions en 2013
E CAPITALISATION DES ÉTUDES SOUDAGE (ACTION DU COMITÉ PROGRAMME)
Faire un point sur les très nombreuses études et ainsi réaliser une synthèse permettant de diffuser ces connaissances dans le domaine
du soudage : voici l’objectif principal de cette action. Ce sujet d’importance et intéressant les structures pour Engins mobiles et
installations, le Cetim en a pris la mesure depuis de nombreuses années puisque les actions collectives liées à cette thématique
sont innombrables.
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Ces informations ont donc été regroupées et remises en perspective au sein des cinq chapitres suivants :
- conception (conceptions d’assemblage et des choix de métaux de base) ;
- soudabilité des matériaux (problèmes de métallurgie du soudage pour quelques nuances d’aciers mis en œuvre en structure
ou en éléments anti-abrasion) ;
- procédés de soudage et soudabilité opératoire (paramètres du soudage MAG et ses variantes et soudage laser hybride) ;
- aptitude à l’emploi (comportement des assemblages soudés vis-à-vis de la tenue à la fatigue) ;
- opération post soudage (qualité des réparations, parachèvements pour améliorer la tenue en fatigue et mise en peinture).
Valorisation Mise à disposition d’un rapport dans la collection Performances « Capitalisation des études soudages Engins
mobiles et Installations », Réf. 9Q225, en septembre 2013 reprenant la totalité de l’étude. Ce recueil est téléchargeable gratuitement
pour les cotisants sur le site internet du Cetim, rubrique Mécathèque. Plus de 550 téléchargements ont été réalisés sur les quatre
derniers mois de l’année.
E CARACTÉRISATION DES HUILES BIODÉGRADABLES (ACTION DU COMITÉ PROGRAMME)
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L’évolution des exigences techniques et les nouvelles contraintes environnementales ont vu naître une gamme étendue de
lubrifiants à base végétale dans des applications variées. On peut s’attendre à ce que l’utilisation de ces huiles « biodégradables »
devienne de plus en plus réglementée soit en lien avec l’équipement soit avec son utilisation dans des zones dites « sensibles »
(réglementation concernant les chaînes de tronçonneuses en Autriche, réglementation interdisant les huiles minérales pour les
bateaux naviguant sur les voies d’eau en Suisse). Pour les constructeurs d’engins mobiles se pose la question de la performance de
ces huiles biodégradables dans leurs fonctions de base (lubrification, transmission de puissance), dans leurs interactions avec les
matériaux en contact (stockage), mais aussi dans leurs tenues dans le temps (fiabilité, durabilité). Suite au dossier d’instruction mené
précédemment, les auteurs de l’étude se sont concentrés dans un premier temps sur les huiles « bio » pouvant faire fonctionner
les systèmes de transmission de puissance (volume important, fuite possible) et ont réalisé un banc d’essai afin de caractériser
les performances de ces huiles « bio » en les comparant à celles d’une huile minérale classique.
Valorisation Opérationnel, le banc d’essai est mis à disposition des industriels. À noter que les premiers résultats, concernant
l’huile minérale (dite de référence), ont permis de connaître la durée de vie d’un moteur hydraulique ainsi que de détecter le début
de dégradation de l’huile après 1586 heures de fonctionnement. Ces données permettront de comparer en 2014 la tenue en fatigue
d’un même moteur hydraulique, mais avec une huile biodégradable.
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E VEILLE TECHNOLOGIQUE POUR LES ENGINS DE TP
Cette action permanente a pour objectif la réalisation d’une veille sur les techniques susceptibles de s’implanter sur les engins
de travaux publics, ou en cours de pénétration dans ce secteur. Le but est d’informer les constructeurs d’engins de chantier des
innovations à destination de leur secteur. Les informations ciblées concernent les engins de chantier (et non de technologies
générales aux machines), les technologies à l’état de recherche, de prototype en laboratoire (public, privé, industriel…) ou,
éventuellement, au stade de l’implantation dans une autre branche industrielle considérée en avance et pouvant s’implanter sur
les engins de chantier.
Valorisation Mise à disposition d’une dizaine de notes de veille technologique durant l’année 2013. Entre autres thématiques
étudiées : le développement durable et le recyclage, l’automatisation et la communication, la sécurité et l’ergonomie ainsi que
les systèmes de refroidissement. Ces différentes notes sont téléchargeables gratuitement pour les cotisants sur le site internet
du Cetim, rubrique Mécathèque.
Quelques actions sur 2014
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E APPLICATIONS DES MATÉRIAUX NON-MÉTALLIQUES (ACTION DU COMITÉ PROGRAMME)
Utiliser des matériaux non-métalliques, pour des raisons d’allègement, intéresse les fabricants d’engins mobiles d’autant plus
s’ils peuvent être utilisés sur des pièces de structure. Une première action, au travers d’un démonstrateur intégrant différents
types et technologies d’assemblages de matériaux métalliques avec des non-métalliques, a permis de tester ces assemblages
mécaniquement (tenue aux efforts). Cette première action a été conclue avec la parution d’un guide pratique d’aide à la conception,
destiné aux B.E., permettant à un concepteur mécanicien de dérouler une analyse technico-économique de substitution d’une pièce
métallique par une pièce composite (rapport Performances « Démarche de conception composite d’éléments d’engin mobile »,
Réf. 9Q226). Une seconde action, d’une durée de deux ans, a été lancée et concerne la réalisation complète d’une pièce de structure
en composite de type « fléchette » d’un bras télescopique d’un engin de levage. Ce travail représente un des cas d’applications
du Projet Assemblage multi-matériaux (PAMM).
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Les travaux 2014 permettront la réalisation de cette fléchette en matériau composite. Le test final consistera en une campagne
d’essais (déformations sous charges) afin d’en valider la tenue. La diminution de masse attendue de cette fléchette serait de
l’ordre de 35 %.
E AMÉLIORATION DES PERFORMANCES ÉNERGÉTIQUES DES ENGINS MOBILES (ACTION DU COMITÉ PROGRAMME)
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Accroître l’efficacité énergétique des machines mobiles, augmenter leur productivité et leurs performances, optimiser leur coût
total de possession et, simultanément, protéger l’environnement en les inscrivant dans une optique de développement durable,
constitue un véritable challenge pour les entreprises du Comité programme Engins mobiles et Installations.
Une première action a permis de réaliser des analyses technologiques diverses (les systèmes de dépollution, les architectures
de machines, la gestion et l’optimisation de l’énergie dans un environnement hybride, etc.) ainsi que le traitement et l’analyse
de solutions d’amélioration énergétique des fonctions de levage et de la rotation tourelle d’une mini-pelle par simulation.
La modélisation est suffisante pour prédire l’intérêt d’une solution technologique de récupération d’énergie comme par exemple
l’utilisation d’un accumulateur.
En 2014, débute une seconde action qui doit permettre de simuler et de modéliser l’ensemble d’un engin mobile roulant sur terrain
accidenté (a priori une nacelle élévatrice à bras articulé) afin d’optimiser ses performances énergétiques, et plus particulièrement
la transmission de puissance (fonction translation).
E HYDRAULIQUE À EAU
Les travaux 2014 consisteront essentiellement en une campagne d’essais longue durée permettant de tester en endurance
le prototype.
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Eu égard au durcissement des législations sur le respect de l’environnement, l’hydraulique à eau s’impose comme une alternative
à plus ou moins long terme dans certaines applications industrielles. Suite à la réalisation d’un état de l’art concernant l’utilisation
de l’hydraulique à eau applicable aux matériels de la profession TPMF, il a été décidé de fabriquer un démonstrateur afin d’évaluer
techniquement l’intérêt de l’hydraulique à eau sur un engin mobile. Le choix s’est porté sur une mini-pelle dont la totalité du
système hydraulique sera modifié et équipé en composants fonctionnant en eau.
Après avoir conçu et réalisé le démonstrateur, différentes campagnes d’essais à vide et en charge ont permis d’en améliorer
les performances.