par Alexandre D’Astous
Portrait de Jean-François Béland (Photo de courtoisie)
Le groupe de RD industrielle METALTec du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) réalise plusieurs projets de recherche pour l’industrie de l’aluminium grâce au soutien de nombreux partenaires, dont le Centre québécois de recherche en développement de l’aluminium (CQRDA). Parmi eux, le développement de nouvelles technologies pour le domaine de l’extrusion de l’aluminium a été mené par l’agent de recherche Jean-François Béland.
Au cours de sa carrière, Jean-François Béland a travaillé sur plusieurs procédés de mise en forme de l’aluminium, que ce soit le laminage, l’étirage, le cintrage, l’estampage et le gonflage à température pièce et à haute température.
« Au cours des 10 dernières années, je me suis plus concentré sur le procédé d’extrusion de l’aluminium puisque nous avions des partenaires industriels intéressés à développer davantage ce procédé, particulièrement pour le domaine automobile », raconte M. Béland.
Le premier objectif de ce projet, qui vient de se terminer, était de développer une nouvelle technique pour réaliser des extrusions à sections variables permettant de réduire des épaisseurs à des endroits précis sur une pièce.
« Au-delà du financement reçu du CQRDA pour les travaux du CNRC, de l’investissement des partenaires industriels et du CNRC, nous avons développé des collaborations de recherche avec l’École de technologie supérieure (ETS) de Montréal et l’Université de Sherbrooke. Le travail de recherche initial du CNRC s’est terminé en 2023, mais certaines découvertes en cours d’expérimentation ont permis aux universités d’obtenir du financement pour un an supplémentaire de la part du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) », mentionne M. Béland.
« Grâce aux développements numériques du CNRC, nous sommes capables de simuler, avec un temps de calcul très raisonnable, comment l’aluminium va se comporter dans l’outillage nécessaire au procédé, en fonction du déplacement d’éléments mobiles qui vont venir réduire ou augmenter localement l’épaisseur ». Le deuxième objectif du projet se concentrait sur la prédiction des propriétés mécaniques des profilés extrudés selon l’historique de déformation et de température. Le troisième objectif portait sur l’ajout de canaux de refroidissement dans les filières à l’aide d’une nouvelle technique de fabrication additive.
L’impact de la déformation avec la chaleur intense
Un élément crucial du projet était d’arriver à prédire la manière dont les grains d’aluminium se réorientent lors de la déformation à haute température. « Le métal se déforme par des mouvements de dislocations dont les mécanismes diffèrent à froid par rapport à haute température. Il faut calculer la réorientation de chaque grain, à partir de la billette jusqu’à la sortie de la filière d’extrusion », indique M. Béland.
Le travail réalisé a permis de concevoir une filière pour changer et optimiser les propriétés mécaniques à des endroits locaux dans le profilé. « Notre modèle a prédit avec précision la texture de l’aluminium dans les profilés extrudés avec la nouvelle filière et l’orientations des grains a permis augmenter ’allongement à la rupture jusqu’à 30 % pour certains alliages ».
Augmentation de la productivité
Un des volets du projet de recherche était l’amélioration de la productivité du procédé d’extrusion. « Pour un alliage donné, il y a une température maximale où le profilé peut être extrudé sans avoir de défauts de surface. Il faut alors extraire davantage de chaleur à la sortie de la filière afin de pouvoir augmenter la vitesse, sans dépasser la limite de température à partir de laquelle les défauts apparaissent. « Pour y arriver, nous avons besoin de canaux de refroidissement qui doivent suivre le contour de la section, à la sortie de la filière d’extrusion. La fabrication additive a dû alors être utilisée pour la fabrication de ces filières », explique M. Béland.
Les découvertes de M. Béland et de son équipe de projet ont permis d’augmenter la productivité de 30 % pour un profilé donné et pourront servir directement aux extrudeurs, peu importe l’application finale, que ce soit pour l’industrie du transport ou du bâtiment.
Un regroupement d’entreprises impliquées
Chapeautée par le CNRC, METALTec est une initiative de recherche collaborative réunissant des entreprises participantes et divers partenaires de recherche. Ce groupe de RD industrielle est formé d’entreprises qui paient une contribution annuelle afin de proposer, définir et d’orienter les projets de recherche précompétitive de la programmation scientifique. L’initiative METALTec repose sur un modèle de financement des projets partagé, combinant les contributions des entreprises, du CNRC et de partenaires, tels que le CQRDA.
METALTec a succédé à ALTec, spécialisé en mise en forme, assemblage et durabilité de l’aluminium, pour inclure d’autres métaux utilisés souvent avec l’aluminium et d’ajouter un volet de digitalisation.
Ludwik Strach est gestionnaire de METALTec au sein du Programme fabrication de pointe du CNRC. « Pour tous les projets de recherche sous METALTec, il y a des rencontres de suivi régulières qui permettent aux participants industriels de suivre la progression des travaux de recherche. Ce sont souvent des projets multipartenaires dans lesquels des universités sont impliquées », affirme-t-il.
Les divers projets METALTec se positionnent du début à la fin de la chaîne de valeur de la transformation de l’aluminium. « Cela débute par la fabrication de matière première, les fabricants d’équipements, des technologies spécialisées de moulage, de mise en forme ou de soudage, des manufacturiers de composantes jusqu’au grand manufacturier. Nous avons des activités de recherche dans les installations du CNRC à Saguenay, mais aussi à Winnipeg, London, Montréal et Boucherville, et nous avons des clients qui rayonnent au-delà du Saguenay-Lac-Saint-Jean », précise Marie-Christine Gagnon, gestionnaire de METALTec à son lancement, et maintenant responsable de la gouvernance du programme de Fabrication de pointe au CNRC.
Les projets proviennent des entreprises
M. Strach explique que ce sont les entreprises participantes à METALTec qui proposent des projets annuellement. Le CNRC accorde une licence permettant aux entreprises participantes d’utiliser la propriété intellectuelle des projets pour l’implanter dans leurs opérations.
Les demandes de l’industrie touchent tout ce qui a trait à l’industrie 4.0, comme les analyses de données et l’intelligence artificielle. L’évolution de METALTec est dictée par l’intérêt des entreprises.
« Étant donné que les compagnies sont impliquées dans le projet dès le départ, elles obtiennent des retombées alignées avec leurs besoins. Les entreprises ont leur mot à dire dans les projets de longue durée grâce aux séminaires techniques en ligne, lors de visites interactives et des rencontres annuelles. Dans le contexte compétitif de l’économie mondiale, la R-D devient encore plus importante », conclut M. Strach.
Rencontre annuelle des membres METALTec en juin 2025. (Photo de courtoisie)
