La Délégation régionale Ile-de-France Est du CNRS dédie ce premier numéro d'InterEst à Marcel Garnier qui nous a quittés le 9 septembre dernier. Docteur ès sciences physiques, spécialiste des procédés électromagnétiques, ancien directeur du Laboratoire grenoblois "Elaboration par procédés magnétiques", ce pionnier d'une nouvelle conception des relations entre recherche scientifique et industrie, était membre du Conseil scientifique du CNRS et directeur scientifique du Groupe PSA Peugeot-Citroën.

• Fête de la Science à Brunoy et Boussy-Saint-Antoine • Le Comité de Bassin d'Emploi Sud Val-de-Marne lance un portail Internet
• Recherche & Automobile
Des matériaux plus résistants, plus sûrs...
... mais aussi plus légers
Des mousses d'aluminium pour protéger
La propulsion électrique en marche
Les "éponges" à hydrogène du LCMTR
Vers la climatisation thermoélectrique
Du côté des industriels
Un accord-cadre PSA-CNRS
Une ligne directe entre industriels et chercheurs
Le CNRS et l'industrie automobile

Le contrat d'action pluriannuel conclu entre le CNRS et l'Etat cible les domaines sur lesquels le CNRS doit agir en priorité dans les prochaines années. Ce contrat se traduit en actions concrètes notamment dans le domaine de la valorisation des résultats de la recherche "qu'il s'agisse de valorisation économique, mais aussi sociale et culturelle de ces résultats. Dans un environnement mondial où le secteur industriel est en évolution rapide et pour lequel le progrès scientifique et technique est la source principale du développement économique, il est de son devoir, en concertation avec ses partenaires industriels, de contribuer à cet effort national. Le développement du partenariat avec les entreprises [...] présente donc un aspect doublement positif : pour le secteur économique qui bénéficie d'un transfert plus rapide des résultats de la recherche, et pour le CNRS lui-même, qui y puise de nouveaux sujets et de nouvelles questions adressées à la recherche." (Contrat d'action pluriannuel CNRS-Etat 2002-2005, chapitre 5)

Dans ce contexte, la délégation Ile-de-France Est du CNRS s'est donné pour objectif de permettre aux entreprises et aux collectivités du Val-de-Marne, de l'Est de l'Essonne et de Seine-et-Marne de connaître les activités de recherche menées dans leur région.
C'est ainsi qu'est née l'idée de créer une lettre électronique "InterEst" dont le premier numéro est consacré au secteur automobile.
Cette lettre n'a d'autre ambition que de promouvoir et valoriser ce secteur de l'Ile-de-France, de favoriser les échanges et le dialogue entre les entreprises et un grand établissement de recherche tout en s'appuyant sur les nouvelles technologies de l'information et de la communication. "InterEst" veut être une porte ouverte sur les laboratoires du CNRS dans l'Est de l'Ile-de-France, et au-delà, dans l'ensemble de l'Hexagone.

Vos réactions et suggestions seront les bienvenues ; elles nous aideront pour les prochains numéros afin de répondre au mieux à vos attentes.

Annie Lechevallier
Déléguée régionale Ile-de-France Est du CNRS

Fête de la Science à Brunoy et Boussy-Saint-Antoine

Le laboratoire Ecotrop ("Fonctionnement, évolution et mécanismes régulateurs des écosystèmes forestiers tropicaux", UMR 8571, CNRS/MNHN) organise plusieurs manifestations dans le cadre de la Fête de la Science.

• A Brunoy, les élèves des collèges et lycées avoisinants pourront visiter des expositions et mener des activités sur le thème "Relations plantes/animaux en forêts tropicales et tempérées", qui s'articuleront autour des axes suivants :
- En forêts tropicales : exemples de modes de dissémination des graines et de régénération forestière, adaptation des rythmes biologiques des animaux en réponse aux variations du milieu dans lequel ils vivent.
- En forêts tempérées : importance de la faune du sol sur le fonctionnement de l'écosystème, modes de gestion forestière favorisant la régénération naturelle.
Ces thèmes seront présentées à l'aide de supports variés et didactiques : panneaux, photos, films vidéo, présentations d'échantillons (fruits, graines, animaux naturalisés).
Outre ces expositions fixes, des activités "vivantes" seront mises en place : récolte, extraction et observation au microscope de la faune du sol, étude sur le terrain dans le parc boisé du laboratoire, manipulations de fruits et de graines, présentations d'animaux vivants...

Du 14 octobre au 19 octobre 2002 au
Laboratoire d'Ecologie générale
4, avenue du Petit Château
91800 Brunoy
Pour plus d'information : Adeline Caubère (Tél : 01 60 47 92 36)

• A Boussy-Saint-Antoine :
- un débat tout public "Café des Sciences", sur le thème "En quoi les progrès des sciences et des techniques sont ils profitables à la société ? Place et rôle du citoyen et du politique", sera déroulera le 17 octobre de 20h30 à 22h30 au Gymnase des Antonins de Boussy-Saint-Antoine
- un "Forum des métiers scientifiques" se tiendra le 18 octobre de 20h30 à 22h30, toujours au Gymnase des Antonins : des chercheurs, ingénieurs et techniciens répondront aux questions du public, et en particulier des jeunes, sur les filières possibles d'accès aux différents métiers scientifiques

Pour plus d'information sur ces deux initiatives :
Josette Bouchet (Tél : 01 69 00 13 48).

- enfin, un jeu interactif sur "l'approche ludique de la diversité des milieux naturels", également en partenariat avec le Centre d'information et d'orientation de Brunoy, se déroulera le 19 octobre toute la journée, encore au Gymnase des Antonins.

Le Comité de Bassin d'Emploi Sud Val-de-Marne lance un portail Internet

Le Comité de Bassin d'Emploi du Sud Val de Marne (CBE) et les villes du Sud Val-de-Marne ont ouvert le portail Internet Cbe-sud94.org, pour favoriser les échanges entre les entreprises et permettre à celles-ci de faire connaître leurs activités sur le territoire.
Les objectifs du site sont clairs : promouvoir et valoriser le territoire et les acteurs socio-économiques locaux, encourager la coopération interentreprises par le biais des technologies de l'information et de la communication, favoriser les échanges et le dialogue entre entreprises et institutions.

RECHERCHE & AUTOMOBILE

Par Bruno de La Perrière

Des matériaux plus résistants, plus sûrs...

La sûreté des véhicules, notamment en cas d'accident, préoccupe beaucoup les constructeurs automobiles, soucieux d'offrir à leurs clients, conducteurs et passagers, une meilleure protection. La robustesse des matériaux, et leur meilleure absorption des chocs sont donc essentielles.

Réactions des points de soudure en cas de "crash", résistance aux vibrations, notamment moyennes fréquences dont les mécanismes et les effets sont encore mal connus, mise en forme de structures par hydroformage et nouveaux procédés de fonderie, pour étudier les phénomènes de fragilisation des structures (vrillage, strictions) lors de l'emboutissage..., tels sont les axes de recherche du LMT qui intéressent l'industrie automobile. Avec un accent tout particulier mis sur la modélisation, le calcul et la simulation numériques, qui permettent précisément de simuler ce qui se passe depuis le choix du matériau brut jusqu'à la fabrication d'une pièce, puis pendant sa durée de vie. La mise au point de modèles de calcul et de logiciels de simulation est au centre des travaux des équipes du LMT.

"Les industriels cherchent désormais à remplacer les essais réels, coûteux, par des essais virtuels, mais tout aussi fiables, confirme Pierre Ladevèze, directeur du laboratoire de Cachan (CNRS-ENS Cachan). La simulation permet d'étudier, d'analyser et donc de comprendre des phénomènes mal connus. C'est pourquoi elle est indissociable des recherches du LMT sur les matériaux et les structures."

Le LMT a différents contrats de recherche avec des grands constructeurs et équipementiers français.

Pour ses travaux, le LMT dispose d'une plate-forme technique de pointe. Les centres d'essais et de mesures disposent d'équipements rares et sophistiqués : machines électro-hydrauliques asservies, machine de traction-torsion pression interne-pression externe, machine triaxiale, machines de fatigue, systèmes de chauffage à induction par lampes infrarouges et par enceinte climatique, rhéomètres, microscopes, microduromètre, système ATD, caméras pour mesures de déformations... Une plate-forme d'essais sur structures, d'une masse sismique de 115 tonnes, est opérationnelle depuis novembre 2001.
Le centre de calcul dispose, lui, d'une vingtaine de stations de travail HP, d'une douzaine de terminaux X et d'une vingtaine de PC Linux, ainsi que d'une machine parallèle à 64 processeurs (équipement commun à plusieurs laboratoires).

"Les industriels font appel aux professionnels de la recherche scientifique que nous sommes pour résoudre les points durs sur lesquels butent leurs efforts d'innovation technique. Il s'agit clairement de recherche appliquée, même si celle-ci se nourrit évidemment des avancées réalisées en amont dans la recherche fondamentale", conclut Pierre Ladevèze.

... mais aussi plus légers

La course des industriels de l'automobile pour produire des véhicules toujours plus robustes et plus sûrs, ne les empêche pas de chercher également à concevoir des véhicules plus légers, qui consomment moins de carburant et sont donc moins polluants.

Côté légèreté des matériaux utilisés pour la fabrication de certains composants, comme les moteurs et les boîtes de vitesse, il faut aller au Centre des Matériaux d'Evry (CNRS-Ecole des Mines).

On y travaille notamment beaucoup sur l'aluminium et les alliages spéciaux à base d'aluminium. Là encore la modélisation et la simulation numériques permettent d'analyser les phénomènes de déformation et de vieillissement des alliages pour caractériser ceux-ci. Par exemple pour les culasses de moteur dont on étudie les phénomènes de fatigue thermomécanique par la simulation.

Les expériences de calcul tridimensionnel non linéaire réalisées au Centre des Matériaux sont ainsi particulièrement prometteuses. "Il s'agit de calculs très lourds pour lesquels nous avons mis en place une solution de calcul parallèle sur un réseau de 48 PC", dévoile Samuel Forest, chercheur au Centre des Matériaux, qui précise : "Cette expérience de calcul parallèle intéresse beaucoup un grand constructeur français."

Les chercheurs du Centre des Matériaux mènent également des recherches expérimentales sur de nouveaux alliages à base d'aluminium et de magnésium.

Un constructeur et un équipementier spécialiste des culasses de moteurs, ont fait appel aux compétences des équipes du Centre des Matériaux.

	La tomographie au rayons X d'un échantillon de mousse d'aluminium permet de voir à l'intérieur de la mousse. Les couleur indique la densité du matériau (rouge pour le maximum).

Parmi les travaux du Centre des Matériaux sur les nouveaux matériaux, ceux de l'équipe dirigée par Samuel Forest sur les "mousses d'aluminium" sont particulièrement prometteurs.

"On souffle un bain d'aluminium liquide au gaz Argon, explique Samuel Forest. On obtient ainsi une sorte d'écume qui est ensuite tirée sur un tapis avant de se solidifier."

Le résultat est un matériaux très poreux, léger mais rigide, qui a une très intéressante capacité d'absorption de l'énergie cinétique. Sa densité peut descendre jusqu'à 95% de vide par variation de la taille des bulles de vide.

Mousse d'aluminium comportant 95% de vide (porosité) en fraction volumique.		Mousse d'aluminium comportant 75% de vide.

"Ces mousses intéressent particulièrement l'industrie automobile en matière de protection. Les 'crash boxes' placées à l'avant des véhicules consistent aujourd'hui en un profilé métallique. Celui-ci pourrait être remplacé par une boîte de mousse d'aluminium à 75% de vide, dont le taux d'absorption de l'énergie par écrasement en cas de choc est nettement plus performant.

Exemple d'utilisation de la mousse pour garnir un corps creux ("crash box"). A gauche, un profilé seul à section carrée a été comprimé violemment (on distingue 3 plis principaux). A droite, le même profilé rempli de mousse : les plis d'écrasement sont plus nombreux, ce qui garantit une dissipation d'énergie supérieure. Photos : Centre des Matériaux - Cemef - Ecole des Mines de Paris

Cette solution est d'autant plus intéressante qu'elle répondrait au prochain durcissement des normes européennes dans ce domaine", poursuit Samuel Forest.

D'autres applications sont envisagées, toujours pour la sécurité et la protection. "Une mousse peu dense (95%) tapissant l'intérieur du capot avant d'un véhicule permettrait de mieux protéger les piétons en cas de heurt à faible vitesse, en ville par exemple. Installée sous le bloc volant, elle protégerait les genoux du conducteur, souvent touchés lors d'un choc frontal. De même, tapissant le montant du véhicule situé entre la vitre et le pare-brise, elle offrirait une protection à la tête du conducteur, toujours en cas de collision ou d'accident", conclut Samuel Forest.

La propulsion électrique en marche

Protection de l'environnement oblige, tous les constructeurs s'intéressent activement au véhicule électrique. Ils cherchent notamment à dépasser le concept de véhicule urbain à faible autonomie et à mettre au point des modèles capables de parcourir de grandes distances. Des véhicules hybrides électriques/thermiques dans un avenir proche, et à plus long terme des véhicules entièrement électriques.

Un tel véhicule, qui résulte d'un saut technologique, nécessite de multiples recherches. Direction Cachan encore, où est installé le laboratoire Satie (ex-Lesir, laboratoire de l'ENS Cachan et du Cnam, unité mixte de recherche CNRS).
Le Satie (Systèmes et Applications des Technologies Information et Energie) participent à ces recherches, notamment à travers les contrats de recherche qu'il a signé avec des constructeurs et des équipementiers.

En particulier, le Satie travaille à résoudre les problèmes de vibrations et de bruit des moteurs électriques à réluctance variable, une technologie revenue au premier plan dans les années quatre-vingts grâce aux avancées réalisées dans les convertisseurs, et des moteurs électriques hybrides, qui allient deux technologies : réluctance variable et aimants permanents.

"Les moteurs à réluctance variable sont robustes et relativement simples à fabriquer, explique Sylvain Allano, directeur du Satie. Mais ils vibrent et sont bruyants. Les constructeurs cherchent donc à réduire ces nuisances. Nous y travaillons, notamment en utilisant la simulation. Nous avons par exemple travaillé à la mise au point d'un logiciel d'aide à la conception de ces moteurs pour un constructeur français."

"Les moteurs hybrides réluctance variable/aimants permanents intéressent aussi les constructeurs, malgré la fragilité et le coût des aimants, et même s'ils posent aussi, mais dans une bien moindre mesure, des problèmes de vibrations et de bruit, sur lesquels nous travaillons également", poursuit Sylvain Allano.

En ce qui concerne les moteurs hybrides électriques/thermiques, le Satie travaille sur les questions liées aux alterno-démarreurs (équipements intégrant les deux fonctions de démarreur et d'alternateur).
"L'un des enjeux est de parvenir à augmenter significativement la production d'énergie électrique car, en dehors de la propulsion elle-même, les véhicules consomment de plus en plus d'énergie électrique : électronique de plus en plus présente, climatisation, commandes électriques des vitres, etc.", continue Sylvain Allano.

Le Satie mène également des recherches sur les soupapes électromagnétiques dans le cadre d'une collaboration avec un grand constructeur français.

Enfin, une équipe du Satie installée à l'antenne bretonne de l'ENS Cachan, sur le campus de Ker Lann, près de Rennes, travaille activement sur des problèmes de gestion d'énergie électrique et initie un programme d'étude de générateurs Stirling qui sont des convertisseurs thermoélectriques, avec pour objectif une technologie de génération électrique beaucoup plus compacte.

"Le Satie est typiquement un laboratoire de recherche appliquée, confie Sylvain Allano. Près des trois quarts de notre budget annuel proviennent de nos contrats de recherche avec l'industrie et de programmes européens impliquant des industriels. Les industriels, notamment de l'automobile, ne peuvent pas mobiliser leurs propres équipes de recherche sur des projets à plus de trois ans. Au contraire, les unités du CNRS travaillent à plus long terme : trois à dix ans ou plus. En outre, le Satie dispose à Cachan d'un atelier d'électromécanique capable de fabriquer des prototypes de moteurs électriques, qui intéresse les industriels.
"A l'inverse, il est important pour la recherche scientifique de travailler avec l'industrie. Outre le financement de la recherche par les contrats passés avec les industriels, cela oblige les chercheurs à se surpasser sur le plan technologique pour résoudre des problèmes particuliers. Cette recherche appliquée bénéficie à son tour à la recherche fondamentale en la nourrissant de nouvelles problématiques."

Les "éponges" à hydrogène du LCMTR

L'industrie automobile s'intéresse à un nouveau type de carburant : l'hydrogène. Soit comme carburant propre pour des moteurs thermiques classiques à combustion interne, soit comme source de production d'électricité pour les fameuses "piles à combustible".

Schéma montrant les molécules d'hydrogène gazeux, la dissociation de ces molécules à l'interface et l'insertion des atomes d'hydrogène dans le réseau métallique.

Les deux procédés supposent de résoudre le problème crucial du stockage de l'hydrogène comprimé. Le réservoir doit résister à des pressions très hautes. On imagine aisément les risques d'explosion en cas d'échauffement, de choc ou d'accident ! C'est pourquoi la recherche travaille sur des procédés de stockage beaucoup moins dangereux.

Le Laboratoire de Chimie métallurgique des Terres rares (LCMTR) de Thiais, dirigé par Annick Percheron-Guégan, mène des recherches sur un procédé original de stockage de l'hydrogène à pression et à température ambiante : une sorte d'éponge à hydrogène.

	Grain d'hydrure observé en microscopie à balayage montrant la fracturation du composé intermétallique suite à l'insertion d'hydrogène. Illustrations : LCMTR

"Certains métaux et composés intermétalliques à base de terres rares ont la propriété d'absorber l'hydrogène de façon réversible, un peu comme des éponges. Ils forment des hydrures de grande capacité massique, de l'ordre d'un atome d'hydrogène par atome métallique. Nous travaillons donc sur la mise au point de ces "éponges" et sur leur allègement, pour augmenter l'autonomie de déplacement des véhicules. Aujourd'hui, ces "éponges" stockent en hydrogène solide 2% de leur masse. Nous travaillons à d'augmenter ce pourcentage à 3%, puis davantage... Le Département américain de l'Energie fixe ce taux à 6% pour une autonomie de 500 kilomètres", explique Annick Percheron-Guégan, qui outre ses fonctions de directrice du LCMTR, dirige également l'équipe "Hydrures et intermétalliques" qui se consacre à ces "éponges". Des recherches font l'objet d'un contrat avec un grand groupe automobile.

Vers la climatisation thermoélectrique

D'autres composés de terres rares ont des propriétés très intéressantes, notamment celle de convertir l'énergie thermique en énergie électrique. Le LCMTR travaille également sur ces propriétés thermoélectriques.

Là, il faut s'adresser à Claude Godart, qui pilote l'équipe "Supraconductivité, magnétisme et valence intermédiaire" : "Les propriétés thermoélectriques de composés de terres rares offrent la possibilité de produire de l'énergie à partir de chaleur, ou au contraire de produire du froid ou de la chaleur par application d'un courant électrique, selon le sens du courant."

On entrevoit les avantages d'un tel procédé dans l'automobile : climatisation et chauffage à partir d'un système unique. "Un procédé moins coûteux, plus propre, notamment pour la climatisation puisque l'on n'a plus besoin de gaz réfrigérant, toujours polluant", explique Claude Godart.

Autre application de ces propriétés thermoélectriques, le refroidissement, plus économique et plus fiable (puisqu'il n'y a plus besoin du moteur d'un ventilateur) des puces électroniques de plus en plus présentes dans l'automobile, par exemple pour gérer le système de freinage.

Enfin, Claude Godart évoque une autre piste : la récupération de la chaleur perdue pour produire de l'électricité. Par exemple au niveau du conduit d'échappement d'un véhicule. "Il s'agit d'enrober le conduit de couches de composés de terres rares qui absorbe la chaleur (600° à la sortie du moteur) et la transforme en énergie électrique."

Alors que les voitures actuelles sont de plus en plus gourmandes en électricité, cette "auto production" est la bienvenue, d'autant plus qu'elle est propre pour l'environnement.

"L'utilisation de la thermoélectricité est déjà bien avancée aux Etats-Unis et au Japon. Il est urgent que l'Europe comble son retard en la matière", conclut Claude Godart qui discute actuellement d'un éventuel contrat de recherche avec un grand équipementier automobile.

	InterEst est une publication de la Délégation régionale Ile-de-France Est du Centre national de la Recherche scientifique. Directrice de la Publication : Annie Lechevallier Réalisation : INIST Diffusion & FTPress Rédacteur en chef délégué : Bruno de La Perrière InterEst a été optimisé pour Eudora 4.2 à 5.1 sur PC, et sur PC et Mac pour Netscape à partir de 4.7, Outlook et Outlook Express. Si néanmoins vous avez du mal à l'afficher correctement, cliquez ici. Vous pouvez également choisir de vous abonner à la version Texte simple (voir ci-dessous). ABONNEMENT/DESABONNEMENT InterEst est diffusé en deux formats : Texte simple ou HTML. › Pour vous abonner à la version Texte simple : mailto:interest-txt-subscribe@ftpress.com › Pour vous abonner à la version HTML : mailto:interest-html-subscribe@ftpress.com › Pour vous désabonner de la version Texte simple : mailto:interest-txt-unsubscribe@ftpress.com › Pour vous désabonner de la version HTML : mailto:interest-html-unsubscribe@ftpress.com