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N°975ccAVRIL 2015- 16,50

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ÉNERGIE

CARBURER A L’ELECTRICITE UN HOMME, UNE TECHNO ccPAGE 4

Il invente le plastique intelligent Jean-Claude Lumaret, créateur de Carbios

ccPAGE 24

CAHIER TECHNIQUE ccPAGE 53

Les charbons actifs

Une porosité contrôlée pour piéger toutes les molécules

Donnez-nous les mesures… 59

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EDITO

La main verte

ccMURIEL DE VERICOURT RÉDACTRICE EN CHEF

THOMAS GOGNY POUR IT

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Affreux, sales et méchants, les industriels ? Pollueurs, profiteurs et court-termistes ? Bien sûr, le propos est – volontairement – un peu outrancier, mais l’association, dans l’esprit de beaucoup de nos contemporains, entre production et pollution, est, elle, bien réelle. Qu’elle soit consciente ou pas. Plutôt étonnant, quand on y pense, puisque la révolution énergétique ne peut venir que… des usines. Ceux qui militent pour une meilleure prise en compte des enjeux environnementaux auraient bien tort de laisser s’installer l’idée que ce défi est politique et citoyen seulement, en oubliant qu’il est au moins autant industriel et technologique. Aucun « éco-geste » des citoyens que nous sommes ne remplacera l’implication des entreprises. Leur impact est évidemment bien supérieur à celui d’un simple particulier lorsqu’elles diversifient l’origine de leurs apports énergétiques, pratiquent l’effacement en consommant lors des périodes de moindre demande, limitent leurs rejets, trient leurs déchets ou s’impliquent dans le recyclage de leurs produits. Surtout, la plupart des modi- La révolution fications de nos habitudes ne seront possibles énergétique que si les industriels accompagnent cette ne peut venir transition. Pour ne citer que deux exemples : que des usines. passer à la mobilité électrique ou installer des panneaux photovoltaïques sur son toit ou une pompe à chaleur dans son jardin implique que les produits soient disponibles et, pour nous décider, performants et ergonomiques. Qu’elle planche sur la réduction de son impact environnemental d’une part, sur le stockage des énergies renouvelables, l’autonomie de la voiture électrique, ou l’intelligence et la praticité d’outils visant à surveiller et limiter la consommation énergétique, l’industrie prouve qu’elle a la main verte. cm

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UN HOMME, UNE TECHNO

Il invente le plastique intelligent Grâce à son enthousiasme contagieux, Jean-Claude Lumaret a su entraîner chercheurs et investisseurs derrière sa société Carbios. Avec un objectif pour le moins ambitieux : révolutionner le cycle du plastique, en maîtrisant précisément son temps de dégradation.

ils de plasturgiste, JeanClaude Lumaret semblait destiné à s’intéresser au plastique. Après une formation d’ingénieur en chimie, il est devenu un entrepreneur à l’entrain communicatif, qui manie les chiffres avec passion. Sa société Carbios, née en avril 2011, est cotée sur Nyse Alternext à hauteur de 13,3 millions d’euros. Elle possède 9 familles de brevets, dont 7 en propre. L’homme, qui enchaîne aujourd’hui les plateaux télé et radios, a fait ses premiers pas chez l’un des pionniers mondiaux de l’agro-industrie, Roquette. À la fin de ses études, en 1979, il est recruté pour mettre en place le laboratoire de développement non alimentaire de l’industriel, à Lestrem (Nord-Pas-de-Calais). Comme une préfiguration de son avenir, l’entreprise le charge de développer des sacs en plastique biodégradables à base d’amidon. Mais il ne reste pas longtemps à ce poste. « J’ai eu l’occasion d’inventer deux ou trois trucs. Cela m’a permis de rencontrer le monde

cc Deux brevets exploités Carbios s’appuie sur deux inventions brevetées pour développer des sacs en plastique biodégradables. D’abord, celle du professeur de l’université de Poitiers Thierry Ferreira, qui a identifié des bactéries pouvant dégrader un polymère naturel en condition ambiante. Ensuite, celle réalisée avec le laboratoire Valagro, qui a intégré ces enzymes dans un polymère. Les enzymes incluses dans le matériau en plastique sont résistantes et gardent leur activité catalytique après avoir été soumises à des températures d’extrusion de 170 °C.

N°975ccavril 2015

des brevets et de la propriété industrielle. Et après cinq ans, justement, j’ai rejoint le service de la propriété industrielle », raconte Jean-Claude Lumaret. Il se passionne pour le domaine et y restera quinze ans en tant que chef de service. En 2000, Roquette lui propose de devenir directeur de la Business Unit Chimie du groupe. Puis il rejoint en 2004 la direction générale pour s’occuper de l’innovation externe et de l’intelligence économique. cc Car

pour carbone, Bio pour biosourcé, et S pour sucres

L’occasion pour ce Marseillais d’origine de découvrir l’Auvergne, où s’est créé dans les années 90 un biopôle dans le domaine de la nutrition, du végétal et de la santé. Il y collabore notamment avec Metabolix Explorer, une start-up spécialisée dans la fermentation. « Benjamin Gonzales, son patron, venait de lever 70 millions d’euros pour entrer en bourse. Il m’a proposé de le rejoindre. Je m’étais passionné pendant les trente premières années chez Roquette et

je me demandais comment j’allais continuer dans les quinze prochaines. Alors je me suis dit : ça, c’est une belle aventure, » raconte-t-il. En 2011, Philippe Pouletty, créateur de plusieurs start-up aux ÉtatsUnis, le contacte. Le médecin français, qui devient rapidement un ami, a fondé le fonds d’investissement Truffle Capital en 2000. Objectif : financer l’innovation « à l’américaine ». Philippe Pouletty entend mettre les moyens pour donner sa chance à une invention avant d’être certain qu’elle fonctionne… voire avant d’avoir trouvé l’idée elle-même. «Philippe Pouletty est un type qui a fondamentalement la fibre entrepreneuriale. Si j’étais aussi riche que lui, je porterais la même ambition que lui : financer les idées », s’enthousiasme Jean-Claude Lumaret. Truffle Capital a lancé 50 holdings. Il hérite de l’une d’entre elle, sur la chimie verte, dotée de 2,5 millions d’euros. « Je me suis retrouvé à partir d’avril 2011 avec l’obligation de créer une société, dont il fallait que je remplisse le squelette. » Parmi la palette de noms possibles que lui propose le médecin, Jean-Claude Lumaret choisit Carbios. « Le nom synthétise mon expérience. Car pour Carbone, Bio pour Biosourcé, et S pour Sucres, le nerf de la guerre. » Heureux de l’environnement porteur du biopôle Auvergnat, et désireux de rester dans la région, ce père de famille épanoui installe ses locaux juste à côté de Metabolic Explorer à Saint-Beauzire. Au cours de l’été, Jean-Claude Lumaret s’intéresse aux sacs en plastique à usage unique, polluants. Il rencontre à cette époque, via Truffle Capital, Thierry Ferreira.

D.R.

Jean-Claude Lumaret, créateur de Carbios

Jean-Claude lumaret

T. GoGny pouR inDusTRie eT TeChnoLoGies

avant de fonder Carbios, Jean-Claude lumaret était directeur stratégie et innovation chez metabolic explorer, après près de 30 ans d’expérience chez roquette. Il est titulaire d’un diplôme d’ingénieur à l’Institut technique et chimique de lyon (Itech), d’une licence ès-sciences et du diplôme du Centre d’études international de la propriété intellectuelle (Ceipi).

Ce professeur d’université poitevin a identifié des bactéries capables de dégrader un polymère naturel dans des conditions normales de température. Jean-Claude Lumaret imagine intégrer les enzymes dans des sacs ou des bouteilles en PLA, et acquiert la licence de l’invention. Un deuxième brevet s’y ajoutera rapidement. Déposé avec le laboratoire Valagro, il porte sur la combinaison des enzymes avec un polymère. Celui-ci se dégrade même après avoir été soumis à des températures élevées lors du processus d’extrusion. Par la suite, les travaux de recherche initiés par la jeune société le sont essentiellement à travers le consortium Thanaplast, créé fin 2012. Doté d’un budget de 22 millions d’euros, le projet réunit le CNRS, l’université de Poitiers, l’Inra et les sociétés Barbier, Limagrain et

Déinove. Le consortium a développé une stratégie en trois volets pour couvrir l’ensemble du cycle, de la production à la dégradation de dix plastiques différents. cc Des

enzymes pour biodégarder rapidement les plastiques

« Biosourcer les plastiques ne résout pas la question de leur impact environnemental en fin de vie. Nous avons essayé de trouver des micro-organismes dont les enzymes dégradent sélectivement chaque sorte de plastique déjà installé sur le marché », détaille Jean-Claude Lumaret. Pour ce faire, le premier volet du projet Thanaplast porte sur l’intégration des enzymes dans le matériau afin qu’il se dégrade de manière contrôlée dans le temps. Le deuxième s’attache à recycler plusieurs types de plastiques sur une seule chaîne,

grâce à des cocktails enzymatiques, pour redonner des polymères réutilisables par l’industrie. Enfin, toujours grâce à des enzymes, le consortium veut s’attaquer à la production des plastiques eux-mêmes à partir des déchets des poubelles. En 2014, Carbios a fait la démonstration de la biodégradation complète en trois mois d’un film en polyéthylène et de 90 % du PLA en 48 heures. Elle envisage une mise en œuvre préindustrielle du procédé pour 2016, notamment pour les films de paillage agricoles et le marché de l’emballage unique. Avec 100 millions de tonnes de déchets plastiques collectés par an dans le monde, le potentiel de la jeune pousse est indéniable ! cm ccphilippe passebon ppassebon@industrie-technologies.com

avril 2015ccN°975

SOMMAIRE

EN COUVERTURE

TENDANCES

BIOMÉTRIE

Le déverrouillage au doigt et à l’œil

cc PAGE 8

3 QUESTIONS À

Ci-dessus le trois roues électrique E-3POD de Citroën. Ci-contre le moteur électrique synchrone R240 de Renault conçu pour la Zoé.

Christian Le Liepvre, ALTRAN

« L’expérience du Solar Impulse est irremplaçable » cc PAGE 10 RÉALITÉ VIRTUELLE

Un masque pour sentir les odeurs, la pluie et le vent

cc PAGE 12

ÉLECTROCHIMIE

Le vieillissement des batteries sous contrôle cc PAGE 14 ÉNERGIE

Les courants d’air transformés en électricité

cc PAGE 16 VEILLE

10 technologies à suivre en 2015

cc PAGE 17

MATÉRIAUX

Une plateforme pour les textiles high-tech

cc PAGE 18

C’EST PAS NOUVEAU, QUOIQUE…

Le drone a 100 ans

cc PAGE 20

INDUSTRIE-TECHNO.COM

R&D Le tour de France des fablabs industriels cc PAGE 22

N°975ccAVRIL 2015

ÉNERGIE

Carburer à l’électricité

À quand la ﬁn du moteur à explosion ? Qu’il s’agisse de voler, ﬂotter ou rouler, les potentialités du véhicule électrique sont importantes. Pour se démocratiser, il devra montrer qu’il peut rivaliser en termes d’autonomie et de confort d’utilisation avec le véhicule thermique.ccPAGE 24 MOBILITÉ

Se déplacer sans pétrole

cc PAGE 26

EN CHIFFRES

Une énergie à toute épreuve

cc PAGE 29

TESTS

Le labo qui malmène la pile à combustible cc PAGE 30

STOCKAGE

Les batteries au déﬁ de l’autonomie

cc PAGE 32

MOTORISATION

Le moteur synchrone gagne du terrain cc PAGE 34

PROSPECTIVE

Sur terre, sur mer ou dans les airs

cc PAGE 36

INTERVIEW

Pierre-étienne Franc, AIR LIQUIDE

«L’hydrogène ? Une révolution comparable à la création d’Internet » cc PAGE 38

SOMMAIRE

Immeuble Antony Parc II 10, place du général de Gaulle BP 20156 92186 Antony Cedex Tél. : 01-77-92-92-92 Fax Rédaction : 01-77-92-98-51 Fax Publicité : 01-77-92-98-50 Une publication de Pour joindre vos correspondants, composez 01-77-92, suivi des quatre chiffres entre parenthèses indiqués après chaque nom.

Président Directeur général Christophe Czajka Directeur général Julien Elmaleh Directeur général délégué Paul Boursier Directeur du pôle industrie Pierre-Dominique Lucas

PRODUITS

INFORMATIQUE

La réalité augmentée s’invite à l’usine cc PAGE 42

NOUVEAUTÉS

Notre sélection de produits classés en 5 secteurs de référence cc PAGE 46 à 51

RÉDACTION Directeur des rédactions Thibaut De Jaegher (9483) Directrice adjointe des rédactions Anne Debray (9251) Rédactrice en chef Muriel de Vericourt (9957) Assistante de la rédaction Marielle Flèche (9425) Rédacteur en chef adjoint Jean-François Prevéraud (9458) (Bureaux d’études, design, CAO, lettre Web) Rédacteurs Philippe Passebon (9481)(Énergie, environnement, électrotechnique et sécurité) Juliette Raynal (9421) (Numérique, électronique, informatique), Didier Ragu (9435) (Nouveaux produits) ONT COLLABORÉ À CE NUMÉRO Séverine Fontaine, Audrey Chabal, Rémy Demichelis RÉALISATION Secrétariat de rédaction Nicole Torras (9493), première secrétaire de rédaction Direction artistique Gérard Quévrin (9494) Service Photo Bernard Vidal (9490) Infographie Florent Robert (9495)

CAHIER TECHNIQUE

Les charbons actifs pour piéger les molécules indésirables À chaque application, son charbon actif cc PAGE 53

COMMERCIAL Directrice commerciale du pôle Industrie Béatrice Allègre (9362) Directrice de clientèle Flora Morel (9361) Directeur de clientèle Piero Tomassi (9578) Régions Thierry Borde, directeur (04-72-84-27-54) Est Clarisse Michel (03-88-84-36-06) Allemagne/Suisse/Autriche : Thomas Hugues (9536) Benelux : Huson International Media (Rodric Leerling) +31 (0) 229 841 882 Grande-Bretagne : Huson International Media (Stuart Payne) +44 (0) 1932 564 999 États-Unis : Huson International Media +1 212 268 3344 Espagne : B2B Communication (Juan Jose Bellod) +34 91 319 8177 Espace Industrie - Contact Industrie - Service publicité Flora Morel (9361) La direction se réserve le droit de refuser toute insertion sans avoir à justifier sa décision. CONFÉRENCES-EVÉNEMENTS (9290) ADMINISTRATION-GESTION Directeur administratif et financier Stéphane Deplus (9402) Responsable juridique Mireille Monnier (9744) Directeur des affaires sociales Frédéric Sibille (9444) Directrice fabrication et achats Fabienne Couderc (9314) MARKETING, DIFFUSION-ABONNEMENTS Directeur Jean-Baptiste Alline (9781) Directrice Marketing direct et diffusion Laurence Vassor Marketing direct abonnements Isabelle de Goüyon Matignon Gestion abonnements Nadia Clément Marketing Damien Delhomme (9786) TARIFS ABONNEMENTS France (TVA 2,10 %) 1 an : 169 euros TTC Etudiant 51 euros TTC (sur justificatif) Etranger nous consulter Règlement à l’ordre d’Industrie et Technologies Pour l’UE, préciser le numéro de TVA intracommunautaire Librairie (vente des numéros déjà parus et des annuaires) Annuaires (TVA 5,5 % incluse) «L’Atlas des usines»: 230 euros TTC (papier) 650 euros (format xls)

LA FABRIQUE DE L’INNOVATION

APPLE Avec sa watch, la tech company joue les marques de luxe cc PAGE 62

CE NUMÉRO COMPORTE : - UN ENCART JETÉ KEYSIGHT AGILENT DE 8 PAGES - UN PUBLIDOSSIER USINAGE ET MACHINES-OUTILS DE 6 PAGES FOLIOTÉ EN ROMAIN - UN CAVALIER LAUTERBACH CRÉDITS PHOTOS COUVERTURE : ROYAL COLLÈGE OF ARTS ; T. GOGNY ; P. GUITTET. SOMMAIRE : RENAULT ; ROYAL COLLÈGE OF ARTS ; F. ROBERT ; D.R.

Numéro de commission paritaire : 0612T81775. Numéro ISSN : 1633-7107. Dépôt légal : à parution. Impression : Imprimerie de Compiègne, 60205 Compiègne. Industrie et Technologies est édité par Groupe Industrie Services Info SAS au capital de 38628352 euros. Siège social: 10 place du général de Gaulle 92160 Antony. RCS Nanterre 442.233.417. 10. Siret: 442 233 417 00041. TVA: FR29442233417. Principal actionnaire ETAI. Toute reproduction, représentation, traduction ou adaptation, qu’elle soit intégrale ou partielle, quels qu’en soient le procédé, le support ou le média, est strictement interdite sans l’autorisation de l’éditeur, sauf dans les cas prévus par l’article L.122-5 du code de la propriété intellectuelle. Seules sont autorisées les reproductions réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective et les analyses et courtes citations justiﬁées par le caractère scientiﬁque ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées. (loi du 11 mars 1957, art. 40 et 41, et code pénal, art. 425). Copyright Groupe Industrie Services Info SAS. Tous droits réservés Directeur de la publication Christophe Czajka

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AVRIL 2015ccN°975

TENDANCES

Biométrie Le déverrouillage au doigt et à l’œil Pour sécuriser nos accès et paiement sur Internet, de nombreux constructeurs se tournent vers l’authentiﬁcation biométrique. Vieille de quelques années, la technologie prend un second soufﬂe grâce aux capteurs devenus plus ergonomiques et pratiques. Autant dire que le bon vieux mot de passe a du souci à se faire!

cc Les

empreintes digitales pour différencier deux individus

Apple a intégré dès 2013 à son bouton principal un capteur d’empreinte digitale – le Touch ID . Une innovation qui fait de la concurrence aux terminaux annexes, dotés de capteurs biométriques, qu’il fallait auparavant ajouter au téléphone. Lorsque l’utilisateur pose son doigt sur le bouton principal de son smartphone, le cercle en acier inoxydable le détecte et active le capteur d’empreintes digitales. Le capteur lit les couches extérieures de la peau à travers la surface en cristal de saphir. Un logiciel filtre l’image produite pour éliminer les défauts et générer une empreinte détaillée. Des algorithmes de traitement biométrique identifient ensuite les lignes de crêtes et les sillons et déterminent leurs points de bifurcation ou de terminaison. Ce sont eux qui permettent de différencier deux individus. Le système leur attribue ensuite des coordonnées spatiales et angulaires, ainsi qu’un taux de fiabilité, c’est-à-dire le pour-

N°975ccAVRIL 2015

Analyse

centage de la signature qui doit correspondre. D’autres constructeurs, comme Samsung, ont suivi la tendance. cc Quand

le smartphone reconnaît le visage et l’iris

La biométrie brevetée L’étude des portefeuilles de brevets est révélatrice du dynamisme des recherches sur la biométrie. Les technologies portent surtout sur la reconnaissance faciale et vocale, le scannage digital et oculaire, et la reconnaissance de l’écriture manuscrite. Certaines entreprises, comme Nikon, se spécialisent nettement. Après les smartphones, l’industrie automobile est le deuxième champ d’application des technologies du secteur biométrique. En France, c’est Morpho, une ﬁliale de Safran, qui détient l’un des portefeuilles de brevets les plus étoffés dans ce secteur, souligne Jean-Charles Hourcade, DG de France Brevets. Hourcade

industrie-techno.com

Le Mobile World Congress 2015, qui s’est déroulé en mars 2015, a été l’occasion de vérifier la prédominance de cette tendance. Fujitsu a ainsi présenté une coque de smartphone intégrant un scanner d’iris, une caméra et une LED infrarouge. L’iris reçoit la lumière infrarouge et la renvoie vers le capteur, les détails de l’iris sont alors enregistrés pour comparaison avec l’image produite par une nouvelle identification. La technologie doit être utilisée dés l’an prochain. De son côté, Qualcomm a dévoilé Sense ID, une technologie d’authentification basée sur l’ultrason pour détecter l’empreinte digitale en 3D. « Cette technologie permet de détecter les différents détails du doigt pour offrir une représentation ultraprécise des empreintes en 3D, détaille Laurent Fournier, directeur Business Development et représentant en France de Qualcomm. L’ultrason permet d’offrir une résolution biométrique jusqu’au niveau du pore.» Et ce, même dans des conditions variées (transpirations, saletés, etc.). Autre particularité: «le capteur peut être intégré sur n’importe quelle partie du smartphone. Ce qui permet de le placer sous n’importe quelle sur-

D.R.

e mot de passe est actuellement le moyen le plus utilisé pour sécuriser nos accès et paiements sur Internet. « Le mot de passe, ainsi que l’envoi de code via SMS, font l’objet de nombreuses fraudes, souligne Philippe Le Pape vice-président en charge des ventes de la BU Solutions biométriques à paiements chez Morpho (Safran). C’est en partie pour cela que l’authentification par biométrie s’impose.

TENDANCES

Standardiser l’authentification

D.R.

Les technologies d’authentification utilisent la caméra déjà présente dans les smartphones. ment de doigt à sa surface, une

face sans altérer sa précision », ajoute le représentant. Le monde de la téléphonie n’est d’ailleurs pas le seul à s’intéresser à ces technologies. Le constructeur automobile Ford a annoncé en fin d’année 2014, qu’il embarquerait des dispositifs de reconnaissance faciale et vocale dans ses futurs véhicules pour permettre l’authentification du conducteur. « La nouvelle vague naissante concerne plutôt l’authentification par reconnaissance du visage et de l’iris, explique Philippe Le Pape. Et ce, à travers le smartphone. Ces technologies de reconnaissance pourraient toucher beaucoup plus de monde puisqu’elles utilisent la caméra déjà présente sur le smartphone. Ainsi, elles ne nécessitent pas d’être intégrées sur le système, comme les capteurs d’empreinte.» Mais l’empreinte digitale est loin d’avoir dit son dernier mot. Moins cher à intégrer, « le capteur d’empreinte est plus discret et l’ergonomie est un élément extrêmement important dans l’acceptation du public », souligne Jean-François Mainguet, expert en biométrie au sein du CEA-Leti. L’homme est également à l’origine du capteur biométrique par glisse-

technologie qui ne s’est finalement pas imposée. Il précise que « le public a une bonne opinion des empreintes digitales car elles sont utilisées par la police. D’ailleurs, l’authentification biométrique par empreinte digitale est la technologie la plus utilisée ! » À une condition, nuance Philippe Le Pape: « le choix de la biométrie doit être laissé à l’utilisateur. C’est ce que fait Apple sur son iPhone, en proposant de choisir soit l’empreinte digitale, soit le code. Autre point majeur, les garanties portant sur le stockage de la donnée biométrique. Deux solutions : un support personnel ou une base de données dans le cloud. Les préférences dépendent des pays, note Philippe Le Pape. « En Europe, la donnée biométrique est systématiquement stockée sur le hardware. En Équateur, sur une base de données. », dit-il. cc La

sécurité d’un dispositif doit être proportionnelle à l’enjeu

Qu’en est-il de la sécurité de ces technologies? La performance des hackers, qui ont réussi il y a deux ans à accéder aux données en créant un faux doigt à partir d’empreintes photographiées, a semé le trouble. Plus récemment, à partir d’une photo d’un ministre allemand, ces hackers ont réussi à reproduire son empreinte digitale en haute définition. Le capteur dont dispose l’iPhone n’est pas doté d’une détection permettant de dire si l’empreinte provient d’une personne vivante. «Apple permet uniquement le paiement de petites sommes, précise

Pour simplifier l’authentification d’accès à différentes applications avec de multiples dispositifs, des groupes de professionnels établissent des standards. C’est notamment le cas de l’alliance Fido (Fast IDentity Online), qui propose une norme d’authentification reposant sur des systèmes de reconnaissance d’empreintes digitales et de l’iris. Ou encore celui de Natural Security, proposant des spécifications d’un standard d’authentification forte qui s’appuie sur la combinaison de trois éléments: un support personnel (smartphone…) basé sur un élément sécurisé, la biométrie et un protocole de communication sans contact à moyenne distance. Elle permet d’accéder à des services et de payer en ligne avec la même ergonomie. L’écosystème est ouvert aux industriels pouvant adapter les technologies selon l’utilisation.

Philippe Le Pape. La sécurité d’un dispositif doit être proportionnelle à l’enjeu. Il est tellement difficile de hacker un système que cela ne vaut pas le coup. Mais chez Morpho, nous ne concevons pas de mettre sur le marché un capteur qui ne serait pas doté de détection des fraudes. Il n’est pas conseillé de proposer un simple système biométrique à l’utilisateur. » André Delaforge, représentant de Natural Security, est du même avis. «Le vol des données biométriques est critique si l’on n’utilise qu’un seul facteur, explique-t-il. Nous sommes donc amenés à fusionner de plus en plus de biométries. Le niveau de discrimination est important et nous allons arriver à des usages très ergonomiques. Demain, la biométrie sera tellement précise qu’elle sera capable de reconnaître directement une personne. » Encore un peu de patience avant l’intégration totale de ces technologies biométriques. cm ccséverine fontaine redaction@industrie-technologies.com

AVRIL 2015ccN°975

TENDANCES

cc EN BREF

Christian Le Liepvre

Exploration spatiale Un sous-marin pour Titan

RESPONSABLE DU PARTENARIAT SOLAR IMPULSE CHEZ ALTRAN

Le+ Résistance

aux températures extrêmes

La Nasa a développé un concept de robot sous-marin électrique pour explorer Titan, une des lunes de Saturne. Il n’est pas conçu pour évoluer dans l’eau mais au fond des mers d’hydrocarbures dont Titan est recouvert. Il sera doté de ballasts, adaptés spéciﬁquement au méthane et au mercure liquide. Le sousmarin devra pouvoir effectuer une mission de 90 jours dans le lac, pour y explorer plus de 2000 km de longueur. Le projet pourrait être lancé d’ici 2040. cm

cc PARCOURS

Directeur de la fondation Altran pour l’innovation, Christian le Liepvre avait auparavant créé Prime, l’entité conseil en méthodologie et management de l’innovation du groupe.

Sécurité Caméra intelligente Le+ Fonctionne même sans Wi-Fi

La caméra Nubo est équipée d’un modem 4G LTE.

De quelles innovations le Solar Impulse est-il la source?

C. L. : Toutes les technologies qu’il embarque résultent d’un compromis entre rendement et fiabilité. Techniquement, pour que le tour du monde soit possible, il fallait utiliser les technologies en avance, tout en assurant les conditions de sécurité nécessaires. Pour les cellules solaires, par exemple, il existe des cellules à très haut rendement dans les laboratoires et des cellules aux faibles rendements mais reconnues comme fiables. Entre des rendements de 8% et 45%, il s’agit alors de savoir où l’on met le bon curseur entre performance et fiabilité. Autre exemple : la méthodologie des calculs de fiabilité. Pour obtenir le « permis to fly » pour survoler New York, nous avons été obligés de tester une méthode innovante pour montrer que l’avion était fiable. Les nouveaux modes d’évaluation mis au point devraient servir pour les autres avionneurs. Altran a également travaillé sur l’architecture du système énergétique. Tout comme sur des satellites, des panneaux solaires alimentent des batteries qui alimentent elles-mêmes les moteurs. Le Solar Impulse 2 annonce-t-il l’avion électrique ? C. L. : On commence à percevoir avec

l’e-fan d’Airbus qu’un avion électrique est possible pour des petits trajets d’une

heure ou deux, qui pourraient être exploités commercialement. L’avion électrique solaire peut être un auxiliaire intéressant avec des piles à combustibles. En effet, le ratio énergie/poids n’est pas en faveur des batteries. Mais l’on peut imaginer que les panneaux solaires permettent de produire de l’hydrogène pour recharger les réservoirs de la pile à combustible, à partir de l’eau de l’atmosphère. En revanche, je ne crois pas qu’on puisse avoir de gros porteur électrique solaire. Encore que… on a dit de beaucoup de choses qu’elles étaient impossibles et qui se sont tout de même réalisées. Pour ce qui est de la structure carbone volante, par ailleurs, ou du routage – à savoir tout ce que nous avons mis en place et calculé pour éviter les nuages, les turbulences, les vents contraires, ou encore prévoir le traﬁc aérien et la fatigue du pilote afin d’optimiser les consommations – l’expérience du Solar Impulse est irremplaçable. Y-aura-t-il un Solar Impulse 3 ? C. L. : Nous apportons la preuve qu’il est

possible de faire le tour du monde grâce à l’énergie solaire. Nous savons qu’ainsi, nous ouvrons la porte à d’autres initiatives, que l’on ne peut pas prévoir dès maintenant. Il y aura une suite au Solar Impulse, même si elle n’est pas signée du même nom. cm D.R.

Une caméra 4G permettant une surveillance sans connexion Wi-Fi a été présentée par Panasonic au Mobile World Congress de Barcelone, en mars. Autonome, et disposant d’alertes personnalisables, la caméra Nubo est conçue pour être utilisée avec une application dédiée, pour la surveillance des sites industriels ou des domiciles privés. Elle assure la connectivité des capteurs grâce à une radio sans ﬁl intégrée. Les données sont stockées dans le cloud, et protégées par une sécurité SSL de niveau bancaire et des mots de passe cryptés. La commercialisation est prévue d’ici au début 2016. cm

L’expérience du Solar Impulse est irremplaçable

Sélectionné par le

d’Intelligence Technologique

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N°975ccAVRIL 2015

TENDANCES

MĂŠdical Un robot nounours attentionnĂŠ Le+ Facile Ă manĹ&#x201C;uvrer

Le robot Robear peut porter les malades et ainsi allĂŠger la tĂ˘che du personnel.

D.R.

Un laboratoire nippon a conĂ§u un robot capable de soulever des patients. Il permettra dâ&#x20AC;&#x2122;allĂŠger la tĂ˘che

des personnels de soin dans un pays dont la part de population active baisse rapidement. Robear peut aider les patients Ă se lever, Ă se tenir debout, Ă marcher ou encore les porter ! Ce robot expĂŠrimental vise Ă pallier la pĂŠnurie de personnel soignant Ă venir au Japon, due au vieillissement de la population. En rĂŠalitĂŠ, le robot ressemble davantage Ă un ÂŤnounoursÂť quâ&#x20AC;&#x2122;Ă un ours. Son aspect vise en effet Ă obtenir la conďŹ ance de lâ&#x20AC;&#x2122;utilisateur. Robear est la troisiĂ¨me version du robot-ours, aprĂ¨s ses prĂŠdĂŠcesseurs Riba et Riba-II, mais est signiďŹ cativement plus lĂŠger (140 kg versus 230 kg pour la version prĂŠcĂŠdente) et a une base plus petite, ce qui lui assure une meilleure manĹ&#x201C;uvrabilitĂŠ. Pour sâ&#x20AC;&#x2122;occuper au

mieux des patients, le robot est muni de capteurs lui permettant de ressentir le poids ou la rĂŠsistance de la matiĂ¨re quâ&#x20AC;&#x2122;il touche. En outre, les faibles rapports dâ&#x20AC;&#x2122;engrenage des actionneurs permettent aux articulations un mouvement rapide et prĂŠcis et le mouvement en marche arriĂ¨re. La force subie par lâ&#x20AC;&#x2122;actionneur est redirigĂŠe, ce qui rend le mouvement plus souple et plus doux. cc P. P.

cc EN BREF

Hydrolyse solaire Une cellule imitant lâ&#x20AC;&#x2122;Ĺ&#x201C;il des mites Le+ Ă&#x2030;conomique Une cellule photoĂŠletrochimique peu coĂťteuse, Ă base de sel de tungstĂ¨ne, a ĂŠtĂŠ mise au point par des chercheurs du Laboratoire fĂŠdĂŠral dâ&#x20AC;&#x2122;essai des matĂŠriaux et de recherche (Empa), en Suisse. Elle fournit un rendement optimisĂŠ pour la rĂŠaction permettant dâ&#x20AC;&#x2122;obtenir du dihydrogĂ¨ne et du dioxygĂ¨ne Ă partir de molĂŠcules dâ&#x20AC;&#x2122;eau grĂ˘ce Ă lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie solaire. InspirĂŠe de lâ&#x20AC;&#x2122;Ĺ&#x201C;il des mites son anode rĂŠďŹ&#x201A;ĂŠchit le moins de lumiĂ¨re possible. cm

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JNN ENNN

TENDANCES

Conception Des voitures imprimées à la demande Le+ Customisation

Local Motors a dévoilé la Strati, une voiture imprimée en 3D.

Ils se sont fait remarquer en imprimant en 3D une voiture au salon de Detroit. Effet garanti. Local Motors, l’un des premiers sites de développement collaboratif en open source de véhicules qui fédère des designers, des ingénieurs et des passionnés envisage désormais d’utiliser cette technologie dans de micro-usines qui seraient capables de produire des véhicules de niches répondant aux besoins spéciﬁques d’un marché local. cm

100 ans Joyeux anniversaire, la Nasa !

Créée le 4 mars 1915, l’agence spatiale américaine a dignement commémoré un siècle d’exploration de l’espace.

Réalité virtuelle Un masque pour sentir les odeurs, la pluie et le vent Le+ Immersion ultraréaliste

vent, tandis qu’un ioniseur ultra-sonique génère la bruine. Enfin, un start-up newyorkaise vibreur met le masque en Feelreal vient de prémouvement. Le générateur senter un accessoire se d’odeurs intégré utilise montant sous la plupart quant à lui sept cartouches. des casques de réalité virPour le moment ne sont dispotuelle, qui permet de simuler nibles que les odeurs de la junphysiquement des flux d’air gle, de l’océan, du feu et du vent. Ce masque froids ou chauds, de la bruine et des de Feelreal complète Un micro Bluetooth complète l’enles sensations odeurs. semble pour communiquer avec de la réalité virtuelle. L’objectif de ce masque est de faire d’autres utilisateurs en temps réel. franchir à l’utilisateur de la réalité virtuelle pour Doté d’une autonomie de quatre heures, il le jeu et le cinéma un échelon de plus dans le est commercialisé 250 dollars. Le masque domaine des sensations, pour le moment limi- Feelreal est disponible pour l’Oculus Rift, le tées à la vue et l’ouïe. Deux ventilateurs équipés Samsung Gear VR, le Sony Morpheus et le Zeiss de rafraîchisseurs et de chauffages simulent le VR One. cc J.-F. P. Qui a dit que la réalité virtuelle manquait de saveur ? La

Production Fibres astucieuses pour textiles intelligents Le+ Procédé économique

Chauffés et étirés dans un four, le verre de silice et l’aluminium forment des ﬁbres.

Une méthode peu coûteuse pour fabriquer des ﬁbres textiles intégrant du silicium aﬁn de leur donner des propriétés électroniques a été développée par des chercheurs du MIT. Les chercheurs sont

partis de blocs constitués d’un noyau d’aluminium entouré de verre de silice (SiO2), deux matériaux très abondants de l’écorce terrestre, utilisés pour fabriquer les vitres et les vêtements. Soumis à une température de 2200 °C et étirés, le verre de silice et l’aluminium ont réagi ensemble. Le noyau de la ﬁbre s’est transformé en sili-

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cium cristallin autour duquel s’est formée une couche de verre de silice. Ce silicium cristallin est de la qualité de celui, beaucoup plus coûteux, utilisé dans les puces électroniques ou les cellules solaires… en partant d’un matériau de base bien moins coûteux. Selon les chercheurs, la découverte pourrait permettre de fabriquer des composants électroniques, comme des cellules solaires ou des transistors qui pourraient ensuite être intégrés dans des ﬁbres entrant dans la composition de vêtements ou autres textiles. cc P. P.

D.R.

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TENDANCES

Nanotechnologies La taille compte… pour l’assemblage Le+ Test innovant

cc EN BREF

Optique Les lentilles zooment en un clin d’œil Le+ Encombrement minimum

Plus les nanoparticules sont petites, plus leur assemblage est cohésif et stable.

Cette lentille de contact permet de grossir la vision par près de trois fois.

D.R.

Les petites nanoparticules s’assemblent mieux que les grandes. C’est la conclusion d’une étude

réalisée par des chercheurs de l’Institut de science des matériaux de Mulhouse. Pour déterminer les propriétés d’adhésion et de cohésion des revêtements minces de l’ordre de 200 nm d’épaisseur formés de nanoparticules de silice de 17, 30 et 50 nm de diamètre, fragiles et poreux, les chercheurs ont utilisé une méthode plus couramment appliquée à des matériaux massiques : le test de cavitation ultrasonore. Dans un liquide soumis à des ondes ultrasonores, une bulle de gaz se crée et grossit

jusqu’à ce qu’elle implose. Les chercheurs ont démontré que dans ces conditions d’assemblage, plus les nanoparticules sont petites, plus leur assemblage est cohésif et stable. Les revêtements de nanoparticules permettent le contrôle des propriétés d’une surface telles que la mouillabilité ou l’indice optique nécessaire au développement de revêtements fonctionnels. Mieux les comprendre permet d’améliorer ces fonctionnalités. Les travaux montrent en outre que le test de cavitation ultrasonore, simple et accessible, est adapté aux revêtements de nanoparticules. cc P. P.

Des lentilles intégrant un télescope de 1,5 mm ont été mises au point à l’école polytechnique fédérale de Lausanne. Muni des lunettes adaptées, il sufﬁt de cligner l’œil pour zoomer jusqu’à 2,8 fois. Le dispositif pourrait constituer une réponse à la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), qui entraîne une perte progressive ou rapide de la vision centrale. cm

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TENDANCES

Design Charger son portable en le posant sur la table Le+ Praticité Des chargeurs de téléphone et de tablettes seront intégrés dans le mobilier de la gamme Home Smart, qu’Ikea commercialisera à partir de la mi-avril. Les chargeurs fonctionnant selon une technologie sans ﬁl baptisée QI seront repérés par une croix placée sur le meuble. cm

Aéronautique Le dernier-né d’Airbus Helicopters Le+ 50 % moins bruyant

Le H160 est appelé à devenir le successeur du célèbre Dauphin.

L’hélicoptère d’Airbus, qui devrait effectuer son premier vol cette année, intègre 68 technologies brevetées. Sécurité, allégement, réduction du bruit et de la consommation font partie des bénéﬁces de ces nombreuses innovations. D’un poids de 5,5 à 6 tonnes, le H160 est crédité d’une une vitesse de croisière de 296 km/h, d’une capacité d’emport de douze passagers sur des distances pouvant atteindre 222 km pour le secteur gazier et pétrolier, et d’un rayon d’action de 834 km avec une réserve de 20 minutes pour les missions de service public ou les opérations de recherche et de sauvetage. cm

Électrochimie Le vieillissement des batteries sous contrôle Le+ Les phénomènes électroniques deviennent visibles

Les batteries lithium-ion ont été scrutées attentivement par des chercheurs du collège de France et de l’université de Lille. Les scien-

tiﬁques ont adapté une technique proche de celles utilisées dans l’imagerie médicale, la résonance paramagnétique électronique (RPE) pour obtenir des informations sur l’évolution de la composition chimique d’une batterie en fonctionnement au cours du temps. Comme la résonance magnétique nucléaire (RMN), la RPE repose sur l’excitation des spins, sauf qu’il s’agit de ceux des électrons, et non de ceux du noyau atomique. Le composé d’électrode positive utilisé dans les batteries lithiumion, qui contient des espèces anioniques, contrairement aux électrodes classiques, est particulièrement adapté à une étude par RPE.

Le+ Pédagogique

Alors que la reproduction en vraie grandeur de la grotte de Lascaux, Lascaux IV, est en plein chantier, le Centre d’interprétation de la préhistoire le Thot propose trois outils dont le Miroir Temporel.

Les technologies de l’image et du virtuel Cette animation de réalité augmensont mises en service dans le projet Lascaux IV. tée permet d’observer les comportements du mammouth, du rhinocéros lai- découvrent, dans leur classe, en présence neux, de l’ours, de la lionne des cavernes d’un médiateur, les animaux dans trois ou encore du mégacéros aujourd’hui dis- poses différentes, leur présence dans l’art parus, et d’interagir avec eux. Cette année, pariétal et leur relation avec l’Homme. deux autres animaux s’ajoutent à la liste : Pour faire apparaître les animaux à l’écran, l’hyène des cavernes et l’antilope saïga. il sufﬁt de viser un marqueur posé sur le Dans le prolongement de cette prouesse sol ou une table. L’école, reçoit ensuite un technologique, une application vient d’être code pour télécharger l’application sur développée : Thot scolaire. Au moyen d’une toute tablette. Les animaux extraordinaires tablette tactile et en conservant le procédé restent ainsi dans l’établissement… virtuelde réalité augmentée, les élèves de primaire lement bien sûr ! cc J.-F. P.

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Les chercheurs ont collecté les spectres des espèces Ru 5+ et O2 n- pour suivre leur activité à différentes étapes de la charge/ décharge, puis ont ajouté une dimension spatiale en enregistrant les spectres dans différentes zones de la batterie. Ils ont ainsi pu cartographier la répartition des spins d’électrons dans la batterie au cours de sa charge/ décharge et sonder les mécanismes redox se déroulant aux électrodes en fonctionnement. Une première. cc J.-F. P.

Simulation La réalité virtuelle entre à Lascaux

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Cellule électrochimique spécialement conçue pour cette analyse.

AIRBUS HELICOPTERS ; J.C. SOULANET ; D.R.

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TENDANCES

Énergie Du photovoltaïque à concentration sur les toits Le+ Un rendement de 40 %

D.R.

Un système photovoltaïque à concentration à haut rendement, installable sur le toit d’une maison, a été développé par une équipe internationale de chercheurs. Les systèmes

photovoltaïques à concentration (CPV) concentrent la lumière solaire sur des cellules multijonctions grâce à des lentilles et suivent la course du soleil avec des systèmes de tracking. Inconvénient : ils sont plus encombrants que les panneaux en silicium. Les chercheurs ont intégré de minuscules cellules d’arséniure de gallium entre des lentilles en plastique imprimées en 3D et les ont associés à un micro-

système de concentration mobile pour réduire la taille, le poids et le coût du système CPV. Au-dessus, la lentille agit comme un verre grossissant et au-dessous comme un miroir concave. La lumière qui arrive sur le dispositif est ainsi concentrée 200 fois. Au fur et à mesure que le soleil poursuit sa course, chaque cellule bouge de manière à le suivre, grâce à un système mécanique conduit par un moteur. Ce système, d’une épaisseur de 1 cm peut alors être placé sur le toit sans prendre plus de place qu’un panneau silicium et atteint des rendements de 40 %. cc P. P.

cc EN BREF

Conception Des systèmes électroniques conçus plus vite Le+ Performance

et rapidité

Une solution d’implémentation physique pour accélérer le développement de systèmes sur circuit (SoC) avec des valeurs Power/Performance/Area (PPA) optimales est proposée par Cadence Design Systems, sous l’appellation Innovus Implementation System. Elle associe une architecture massivement parallèle, permettant de tourner sur des équipements standards comptant de 8 à 16 processeurs, à des technologies d’optimisation. cm

Le logiciel Innovus Implementation System permet de réduire les délais de mise sur le marché.

TENDANCES

cc EN BREF

Matériaux Un textile drainant en ﬁbres de verre Le+ 20 à 30 % de matière

économisée

Un renfort textile 100% ﬁbres de verre pour pièces composites a été présenté par Chomarat aux JEC Europe, en mars 2015. Destiné au procédé d’infusion, il dispose d’une structure textile originale présentant une bonne perméabilité et une vitesse de ﬂuage élevée qui facilite la fonction drainante, ce qui permet aussi de réduire les consommables, diminuer le nombre de réseaux d’alimentation, et générer un gain de temps dans la mise en œuvre. Des tests ont montré une réduction des coûts de matière de l’ordre de 20 à 30% et une optimisation des temps de cycle de 10% par rapport à un drainant externe. cm

Production Six poudres métalliques pour imprimantes 3D Le+ Pas de post-traitement

Énergie Les courants d’air transformés en électricité Le+ Rendement de 90%

Un petit courant d’air ou un petit débit d’eau peuvent désormais être transformés en électricité. La start-up gre-

nobloise Save Innovations a développé des turbines de 3 W à 1 kW pour récupérer des flux d’air ou d’eau de 0,5 m/s, contre un minimum de flux d’eau de 3 m/s et de flux d’air de 6 m/s pour les technologies classiques. Pour générer de l’électricité de 6 à 48 V à partir de débits aussi faibles, la turbine est totalement plongée dans l’eau et se démarque par un générateur original en forme de disque. Les pales de la turbine constituent le cœur du rotor, qui fonctionne sans couple résistant et sans système mécanique de réduction de vitesse. C’est l’eau elle-même qui lubrifie les paliers et régule la température. « Notre technologie ne com-

La turbine se démarque par un générateur en forme de disque.

porte plus de système magnétique, mais un système d’induction à base de cuivre qui constitue les bobines », détaille Bernard Perrière, président de la start-up. Bilan : un rendement de 90 %. L’innovation pourrait être commercialisée en 2016 entre 500 et 5 000 euros pour des applications dans le nautisme ou les réseaux d’eaux, les vannes pour la pétrochimie, le transport de vapeur, les réseaux de chauffage ou encore les canaux d’irrigation. cc P. P.

Biotechnologies Des bactéries OGM produisent du carburant Le+ Toute la réaction dans un seul compartiment

Six poudres métalliques destinées à l’impression 3D par projection de liant, utilisables avec les imprimantes 3D multimatériaux M-Flex viennent d’être présentées par le fabricant de ces machines, la société Exone. Ces poudres de cobalt-chrome, d’alliage 718, de fer-chrome aluminium, de carbure de tungstène et d’acier inoxydable 17-4 et 316 ciblent particulièrement les industriels souhaitant éviter les étapes de post-traitement. cm

comprenant une solution sans nutriment, les bactéries « affamées » ont été rapide-

ment transvasées dans un autre contenant du dioxyde de carbone et de l’hydrogène, obtenu à partir de molécules d’eau grâce à l’énergie fournie par un panneau solaire. Du fait de leur état de stress biologique, elles ont pu se nourrir directement d’hydrogène. Les chercheurs pensent pouvoir améliorer le rendement, actuellement de 216 milligrammes d’isopropanol (C3H8O) par litre d’eau, à 5 %. Cette technique pourrait également être utilisée pour produire d’autres molécules, notamment pour l’industrie pharmaceutique. cc R. D.

Les bactéries sont affamées avant d’être mises en présence d’hydrogène. D.R.

Ces poudres sont conçues pour les machines M-Flex de Exone.

Afin de produire de l’isopropanol, un alcool pouvant servir de carburant, des chercheurs de Harvard ont mis au point des micro-organismes génétiquement modiﬁés. D’abord stockées dans un bocal

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TENDANCES

10 technologies à suivre en 2015 Comme chaque année, le magazine MIT Technology Review a sélectionné dix technologies clés pour l’année à venir. Voitures communicantes, nanostructuration, Magic Leap: dix innovations de rupture, à suivre de près.

1. Magic Leap

6. La sculpture à l’échelle nano

Magic Leap, qui ambitionne de rendre « obsolètes » les termes de « réalité virtuelle » et « réalité augmentée » propose une « réalité cinématique ». Il intéresse au plus haut point les géants de la Silicon Valley, dont Google, qui y a consacré 500 millions de dollars. Cette forme améliorée de réalité augmentée pourrait faire des progrès spectaculaires en 2015, ce qui en fait l’une des innovations clés, à suivre cette année.

Au California Institute of Technology, scientiﬁques sont ou Caltech, des scientiﬁques parvenus à maîtriser parfaitement la structuration des nanomatériaux pour obtenir des nanotreillis, créant ainsi des céramiques à la fois ultrarésistantes et ultralégères. Encore réservée à la création d’échantillons de très petite taille, cette technologie s’avère toutefois prometteuse pour alléger des structures variées ou pour améliorer la densité énergétique des batteries.

2. Du riz dopé Capable de réaliser la photosynthèse de manière plus efﬁcace, le riz génétiquement modiﬁé obtenu en décembre 2014 par une équipe internationale de chercheurs présente des rendements améliorés. Un exploit, alors que les rendements du riz et du blé ont tendance à plafonner.

3. Apple Pay La technologie de paiement sans contact sécurisée d’Apple, Apple Pay, a connu un succès rapide et massif. Elle permet de transformer son smartphone en carte bancaire.

4. La biopsie liquide Une simple prise de sang pourrait remplacer les biopsies pour la détection précoce de certains cancers, car de l’ADN des cellules cancéreuses peut être trouvé dans le sang, ont constaté des scientiﬁques de l’Université de Hong-Kong, qui travaillent à présent sur le développement de tests susceptibles d’être commercialisés très prochainement.

D.R.

5. Projet Loon Boulimique de technologies en tous genres, Google souhaite, avec son projet Loon, déployer des ballons stratosphériques pour offrir un accès Internet au monde entier.

7. Des cellules artiﬁcielles de cerveau Des cellules de cerveau humain, obtenues en laboratoire aux États-Unis, sont porteuses d’espoir pour l’étude des pathologies mentales.

8. La désalinisation de l’eau de mer Aux abords de Tel Aviv, en Israël, IDE Technologies utilise l’osmose inverse pour dessaler l’eau de mer. Objectif : produire 127000 127 000 m3 Objectif: d’eau par jour.

9. L’Internet des génomes Partager via Internet et comparer automatiquement les génomes de personnes malades pourrait épauler les médecins dont les patients sont atteints de maladies rares, en accélérant la détection de mutations rares, ouvrant la voie à un traitement. Une technique testée depuis janvier 2015 sous le nom de MatchMaker Exchange par plusieurs cliniques dans le monde.

10. Les voitures communicantes Des véhicules capables de communiquer entre eux ? General Motors y pense très fort, et envisage même de commercialiser cette technologie – signée Delphi – dès 2016 sur le marché américain. Une façon de réguler le traﬁc, traﬁc, d’augmenter la sécurité et de fournir au conducteur des informations variées.

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TENDANCES

Automobile La F1 du futur selon Ferrari Le+ Esthétique

Des modèles pour faire rêver les aﬁcionados de Ferrari.

L’écurie au cheval cabré a présenté deux rendus réalistes 3D de ce que pourrait être la F1 du futur. Ici, aucune caractéristique technique, mais des images davantage destinées à faire travailler l’imagination des aﬁcionados de Ferrari qu’à véritablement informer sur les projets de l’écurie. Le projet tranche avec les designs actuels où le fonctionnel aérodynamique tue parfois la beauté des formes. Une bouffée de rêve dans un sport en perte d’audience à cause de règlements drastiques, notamment pour réduire l’impact environnemental des véhicules. cm

300 millions C’est le montant en dollars qu’a investi Google dans le solaire. Cette somme sera injectée dans un fonds créé par Solar City et dédié à l’énergie solaire d’origine résidentielle. Il est doté d’une enveloppe totale de 750 millions de dollars.

Énergie Le pneu qui recharge votre batterie Le+ Autonomie

Un pneu, en roulant ça chauffe en pure perte!

Partant de ce constat, Goodyear a décidé de transformer la chaleur créée dans un pneu en électricité. Il entend ainsi recharger la batterie tout en roulant. Pour ce faire, il a présenté au Salon de l’automobile de Genève le concept BH03, qui utilise cette chaleur pour recharger en partie la batterie de la voiture. Dans les détails, le pneumatique comporte dans son épaisseur une couche de matériau thermo-piézo-électrique qui Le pneumatique dispose d’une couche crée de l’électricité de deux manières: d’une part en transformant la déformation mécanique des flancs de matériau thermo-piézo-électrique. (piézo), d’autre part en récupérant la chaleur générée par cette déformation dans la matière (thermo). Notons qu’afin d’accroître les capacités de génération électrique de ce pneumatique, sa surface de roulement et ses flancs extérieurs comportent des zones «ultra-noires», capables de mieux absorber la chaleur solaire. Ainsi, même à l’arrêt, le pneumatique peut générer de l’électricité. cc J.-F. P.

Matériaux Une plateforme pour les textiles high-tech Le+ Collaboratif

Les instances techniques de la ﬁlière textile épaulent les PME. L’Institut français du tex-

tile et de l’habillement (IFTH) et le pôle de compétitivité textiles/matériaux souples Techtera, créent la plate-forme de développement de textiles et matériaux high-tech Mistral. Cet outil collaboratif a pour vocation d’accompagner les entreprises textiles, mais également les industries qui utilisent les textiles dans le déveCette tresseuse de forme unique en France loppement de matériaux à est expérimentée sur la plateforme Mistral. forte valeur ajoutée et des produits innovants. Sa mission est de leur apporter aider les industriels à intégrer ces technologies. des solutions techniques immédiatement Pour cela, la plate-forme Mistral a investi mobilisables. Il propose pour cela deux axes plus de trois millions d’euros dans cinq techmajeurs : la mise à disposition de technologies nologies avancées : le tressage de forme, la permettant aux industriels de concevoir et de métallisation, la nébulisation active (plasma développer des solutions d’avenir et un accom- atmosphérique), le nanospinning et le ﬂuor pagnement en ingénierie de projets, pour gazeux. cc J.-F. P.

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TENDANCES

Production Des robots Ray pour lâ&#x20AC;&#x2122;usine du futur

Le+ Ergonomie

Ă&#x20AC; quoi ressemblera lâ&#x20AC;&#x2122;usine du futur ?

Pour vous faire une idĂŠe, prenez un ticket pour Ingolstadt. Audi a installĂŠ dans cette ville de BaviĂ¨re une usine ÂŤ intelliDeux robots autonomes transportent gente Âť. Le construcles vĂŠhicules de la production au stockage. teur automobile y mĂ¨ne une sĂŠrie dâ&#x20AC;&#x2122;expĂŠrimenta- dimensions du vĂŠhicule, le systions dont lâ&#x20AC;&#x2122;introduction dâ&#x20AC;&#x2122;un tĂ¨me de transport autonome systĂ¨me de transport autonome ajuste son cadre pour le soulecomposĂŠ de deux robots capa- ver dâ&#x20AC;&#x2122;une dizaine de centimĂ¨bles de transporter les vĂŠhicules tres et le transporter Ă un du site de production au site de endroit bien prĂŠcis selon sa desstockage. BaptisĂŠs Ray, et dĂŠve- tination dâ&#x20AC;&#x2122;expĂŠdition. loppĂŠs par lâ&#x20AC;&#x2122;entreprise alleCette innovation vise en premande Serva Transport Sys- mier lieu Ă faciliter la tĂ˘che des tems, ces robots industriels sont collaborateurs, et Ă augmenter tous les deux ĂŠquipĂŠs dâ&#x20AC;&#x2122;un cadre la productivitĂŠ des process de six mĂ¨tres de long et de trois de production. Les robots Ray mĂ¨tres de large et dotĂŠs dâ&#x20AC;&#x2122;une sont ĂŠgalement utilisĂŠs depuis batterie de capteurs afin de quelques mois Ă lâ&#x20AC;&#x2122;aĂŠroport dĂŠterminer la taille et la posi- de Dusseldorf, dans le cadre tion du modĂ¨le dont ils doivent dâ&#x20AC;&#x2122;un service de voiturier autosâ&#x20AC;&#x2122;occuper. En fonction des matisĂŠ. cc J. R.

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Design La Palissade connecte le chantier Le+ IntĂŠgration

PrĂŠsentĂŠe dans le cadre de Lyon City Design, La Palissade est une innovation dĂŠveloppĂŠe par lâ&#x20AC;&#x2122;agence Arep qui permet de crĂŠer une continuitĂŠ entre le chantier, la ville et les usagers. Elle devient un support dâ&#x20AC;&#x2122;information et dâ&#x20AC;&#x2122;exposition pĂŠdagogique sur le chantier en cours et sur le quartier Ă venir, mais aussi un ĂŠlĂŠment de confort, un support de mobilitĂŠ et de vie qui participe Ă lâ&#x20AC;&#x2122;animation de la ville. cm

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D.R.

La Palissade vise Ă rendre ludique un chantier.

TENDANCES

cc JEAN-FRANÇOIS PREVÉRAUD jfpreveraud@industrie-technologies.com

Le drone a 100 ans our beaucoup, le drone est un petit objet volant que l’on pilote avec son smartphone sur lequel on reçoit des images de la caméra embarquée. Un « modèle réduit » d’engin militaire, dont l’origine remonte… à la Première Guerre mondiale. Dès 1916, le Britannique Archibald Low lance l’Aerial Target, un avion-cible commandé par TSF (Télégraphie sans ﬁl). Il sera suivi en 1917 par le Hewitt-Sperry Automatic Airplane américain, et par un avion Voisin, que le capitaine Max Boucher réussira à faire voler « sans pilote à bord » le 2 juillet 1917 sur 1 km. Il améliorera son système et le 14 septembre 1918, un Voisin BN3 volera pendant 51 minutes sur 100 km. L’avion radiocommandé est né ! Quant au mot drone, ce sont les Anglais qui affublèrent de ce surnom en 1935 les avions cibles DH.82 Queen Bee (Reine des abeilles), dont le vol Premier drone bruyant, lent et lourd rappelait celui militaire, l’Aerial Target des faux bourdons, drone en anglais. est né en 1916 Si les Alliés développèrent des dronesau Royaume-Uni. cibles, les Allemands misèrent sur la mise au point de missiles radiocommandés. Heureusement, ces armes novatrices ne purent être fabriquées en grande série. En revanche, leurs technologies servirent au développement de l’arsenal des Alliés. Les drones militaires, de quelques centaines de grammes à 15 tonnes pour le RQ-4B Block 20/30, servent aujourd’hui pour l’observation, l’attaque et bientôt le combat. Parallèlement, ils ont fait leur apparition depuis les années 2000 dans le monde civil pour des applications de surveillance, tant d’installations que de cultures, et audio-visuelles. Et peut-être de livraison si les projets de Google ou Amazon aboutissent. En attendant, les drones sont devenus accessibles au grand public, tel le BeBop de Parrot, et des plaisantins affolent les autorités en survolant des zones sensibles, ce qui fait craindre aux professionnels des mesures restrictives. Et ça, c’est nouveau ! cm

Retrouvez chaque mardi la chronique de Jean-François Prevéraud en vous abonnant à notre newsletter www.industrie-techno.com

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Astrophysique Les Russes vont regarder le soleil en face Le+ Télescope XXL

L’Académie des sciences de Sibérie vient d’autoriser le lancement de la phase d’étude d’un projet de télescope solaire doté d’un miroir primaire de 3 mètres de diamètre: le «Sayan Solar télescope coronagraph». À titre

de comparaison, le plus grand télescope solaire actuel, le New Solar Télescope, est de 1,6 m de diamètre. C’est LZOS, le premier fabricant de verre optique russe, qui a obtenu la commande du télescope. Après une première collaboration réussie pour la conception et la fabrication du télescope terrestre Aries, actuellement en cours d’installation dans le nord-est de l’Inde, LZOS a décidé de conﬁer à la société liégeoise Amos la maîtrise d’œuvre de l’étude conceptuelle de ce projet. La réalisation ﬁnale du projet fera quant à elle l’objet d’un second contrat qui devra couvrir la période 2017-2022. Le «Sayan Solar télescope coronagraph» devrait cependant être rapidement supplanté par un autre équipement américain en cours de construction: le Daniel K. Inouye Solar Télescope (DKist), équipé d’un miroir primaire de 4,24 m. cc J.-F. P.

cc EN BREF

Cosmétique La crème qui efface les tatouages Le+ Innocuité

Alec Falkenham, concepteur de la crème qui devrait gommer les tatouages.

Un doctorant de l’Université Dalhousie afﬁrme avoir mis au point une crème qui efface les tatouages par simple application. Des lipides contenus dans la crème pénètrent la peau et « aspirent » l’encre bloquée au niveau de la couche sous-cutanée. Les lipides sont ensuite éliminés avec l’encre par le système lymphatique. Contrairement à la méthode laser, seules les cellules visées sont éliminées, sans causer d’inﬂammation, et pour bien moins cher. cm

D.R.

QUOIQUE…

TENDANCES

Automobile Du polypropylène pour alléger la BMW i8 Le+ 22 % d’allégement

D.R.

Grâce à l’Arpro, l’équipementier Magna International réduit de 22 % la masse des panneaux de porte en élytre de la BMW i8, par rapport

à une solution traditionnelle en plastique injecté. L’Arpro, un polypropylène expansé développé par JSP, offre en outre une excellente résistance aux chocs et une très bonne isolation thermique et phonique. Il a aussi été possible d’intégrer directement les conduits des câbles et les logements des garnitures, interrupteurs et enceintes. Le matériau a ainsi permis de réduire de moitié les

Le polypropylène expansé, l’Arpro, a bénéﬁcié au design de la i8.

investissements en équipements de production par moulage. L’Arpro est déjà utilisé chez BMW dans des applications structurelles, telles que les banquettes des X5/X6 et le siège arrière de la Série 5. Suite à cette conception réussie, BMW envisage maintenant les développements d’autres pièces structurelles dans cette matière pour de futurs véhicules. cc J.-F. P.

cc EN BREF

Santé L’impression 3D passe au bloc Le+ Rapidité L’impression 3D est utilisée dans la chirurgie depuis déjà 20 ans. Mais les nouvelles imprimantes 3D de table permettent désormais aux chirurgiens de réaliser directement les modèles osseux Le chirurgien peut imprimer en 3D sans passer par un circuit long en quelques heures et onéreux de sous-traitance. un gabarit nécessaire Les modèles sont ensuite pour préparer utilisés comme gabarit une intervention. pour préparer les interventions et former les éventuelles pièces de titane. Utilisée dans le cas d’un traumatisme crânien, la technologie d’impression 3D a ainsi permis de réaliser une prothèse en titane en moins de deux heures ! cm

INDUSTRIE-TECHNO.COM NUMÉRIQUE & INFORMATIQUE

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CONCEPTION & DESIGN

Sur notre site Internet, le meilleur de la R&D en temps réel R&D Le tour de France des fablabs industriels

La création de fablabs « corporate » se multiplie dans les entreprises du monde entier, tandis que des structures spécialisées proposent aux industriels qui le souhaitent d’accéder aux infrastructures d’un fablab pour mener tel ou tel projet. La tendance s’afﬁrme en France : plusieurs sociétés, de Renault à Air liquide en passant par Snecma ou Airbus possèdent désormais des ateliers de fabrication numérique, d’autres se tournent vers des espaces partagés. Nous les avons recensés en exclusivité, et nous vous proposons de nous suivre dans toute la France, pour découvrir les activités de ces fablabs industriels. cm Fablab

Analyse Innover pour ne pas se faire uberiser

c Innover est la seule façon

de ne pas se laisser déstabiliser par un nouvel entrant inattendu, estime Olivier Ezratty. Uberiser

Avis d’expert Portrait chinois c Élisabeth Eude,

Aéronautique Radiographie techno du Solar Impulse

Lundi 9 mars, l’avion solaire de Bertrand Piccard et André Borschberg a décollé pour une aventure exceptionnelle, qui devrait durer cinq mois : le premier tour du monde en avion grâce à la seule énergie du soleil. Une aventure humaine et technologique, rendue possible par une multitude d’innovations, de la structure en composites aux cellules solaires en passant par la batterie, la prévision de la météo et le calcul de la trajectoire ou la modélisation du risque pour obtenir l’autorisation de survoler les grandes villes. Des technologies à découvrir dans notre dossier complet sur le sujet. cm

Solar impulse

directrice de la fondation Alcatel Lucent, a répondu à notre questionnaire pour nous livrer sa vision de l’innovation. Pour elle, « le numérique nous rend vraiment libres et égaux». Alcatel

Idées Les leçons de Gutenberg

c Has been, l’imprimerie ?

Biomimétisme Le matériau le plus solide du monde vivant

La bernique a la dent très, très dure. En étudiant ces coquillages communs, en forme de chapeaux chinois, des chercheurs britanniques ont découvert que les dents garnissant la « langue » (ou radula) de ce gastéropode présentaient une résistance à la traction inégalée dans le monde animal. Située entre 3 et 6,6 gigapascals, elle est supérieure à celle des ﬁls de toiles d’araignée, et comparable à celle des plus résistantes des ﬁbres issues de l’industrie ! Une découverte prometteuse pour la mise au point de matériaux biomimétiques.

Imprimerie

Réseaux @IT_technologies La communauté de l’innovation hub Industrie & Technologies IndustrieTechno

d’Intelligence Technologique Une poignée dotée de capteurs Bluetooth, qui se ﬁxe sur n’importe quelle serrure, permet de la déverrouiller d’un simple clic sur un portable. L’innovation signée The Keys cible principalement le secteur de l’hôtellerie.

N°975ccAVRIL 2015

D.R.

ABONNÉS

Bernique

Pas pour Stéphane Schultz. Pour le consultant, elle a été aussi disruptive… et d’abord tout aussi mal utilisée qu’Internet.

Du 13 au 17 avril 2015 SKF vous attend dans le hall 22

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mobilité

Se déplacer sans pétrole

ccPAGE 26

En chiffrEs

Une énergie à toute épreuve

ccPAGE 29

tEsts

Le labo qui malmène la pile à combustible

ccPAGE 30

stockagE

Les batteries au défi de l’autonomie

ccPAGE 32

motorisation

Le moteur synchrone gagne du terrain

ccPAGE 34

prospEctivE

Sur terre, sur mer ou dans les airs

ccPAGE 36

intErviEw

Pierre-étienne Franc,

Air LiqUide

«L’hydrogène ? Une révolution comparable à la création d’Internet » ccPAGE 38

Le moteur électrique synchrone R240 de Renault offre à la Zoé ZE 2015 une autonomie de 240 km. Plus compact, il permet aussi de gagner 10% en volume et 10% en poids par rapport au précédent moteur.

EN COUVERTURE

Énergie Carburer à l’électricité

à quand la fin du moteur à explosion ? Qu’il s’agisse de voler, flotter ou rouler, les potentialités du véhicule électrique sont importantes. Pour se démocratiser, il devra montrer qu’il peut rivaliser en termes d’autonomie et de confort d’utilisation avec le véhicule thermique.

ilencieux, moins dangereux thermique avant d’envisager le tout électripour les poumons, indépendant que. Qu’il s’agisse des avions, des bateaux, des des fluctuations du cours du vélos, des camions ou encore des voitures, pétrole… Le véhicule électrique le verrou technologique est le même. Le réunit de multiples atouts pour stockage de l’électricité dans les véhicules convaincre usagers et entreprises de l’adopter. coûte cher et leur donne encore trop peu Il répond en outre aux enjeux énergétiques d’autonomie, tandis que sa distribution mandu futur, dont la transition vers des sources que d’infrastructures matures. Pour améliorer d’énergie durables et moins émettrices en l’autonomie des véhicules électriques, pluCO2. En France, les transsieurs technologies de ports sont aussi responstockage sont en lice –la BaTTERiES, sables pour une part SUpERCONdENSaTEURS, batterie, le superconimportante de la dépen- pilES à COmBUSTiBlE S: densateur ou la pile à dance énergétique. 70% TROiS TEChNOlOgiES combustible – qui chapOUR des produits pétroliers COmplémENTaiRES cune ont leurs avantal’élECTROmOBiliTé. sont consommés par les ges… Et leurs propres transports, responsables défis. À commencer par d’un peu moins d’un les batteries pour lestiers des émissions de CO2. Mais pour s’instal- quelles les technologies lithium-ion ou ler durablement face au véhicule thermique, lithium-ion polymère ultramajoritaires son analogue électrique doit encore montrer devraient peu à peu céder le pas à d’autres techqu’il est aussi simple d’usage au quotidien nologies. L’ensemble de ces technologies persans pour autant coûter trop cher. Les problé- mettront le développement général de l’élecmatiques varient selon les types de véhicules. tromobilité. Avec celle-ci, c’est le visage même Certains ne sont pas destinés à devenir 100% des véhicules qui devrait changer, et son mode électriques, tandis que d’autres doivent passer d’usage évoluer. Le véhicule électrique du futur par une étape d’hybridation avec le moteur est en route. cm

D. R.

AVRIL 2015ccN°975

EN COUVERTURE

Le véhicule électrique a la cote. Du plus petit au plus lourd des véhicules, l’électromobilité permet d’avancer sans bruit et sans pétrole, que 90 % des engins à moteurs utilisent encore comme ressource. Mais pour s’imposer, les véhicules électriques doivent faire la preuve qu’ils peuvent apporter les mêmes qualités d’autonomie et de puissance que les véhicules thermiques.

’électromobilité fait envie à tout le monde! Elle met fin aux nuisances sonores, aux émissions de parti cules nocives et participe à la tran sition énergétique. Sans compter que face au moteur thermique, le moteur électrique offre un rendement de transmis sion impressionnant de la batterie à la roue, de 90%, contre 40% pour les meilleurs moteurs à explosion du réservoir à la roue. Mais l’énergie électrique est compliquée à stocker, au contraire des carburants fossiles. Ceuxci restent l’idéal pour concentrer l’énergie, qui plus est sous une forme liquide facile à transporter. Pour voir se déployer une flotte de véhicules électriques importante, il faudra donc promouvoir et intégrer des moyens de stockage adéquats, selon les besoins en puissance (l’énergie libérée en un temps donné) et en autono mie (l’énergie disponible) de chaque type de véhicule. « L’enjeu est de donner aux véhicules électriques la même souplesse d’utilisation que celle permise par les véhi cules thermiques, tout en tenant compte

du facteur économique», explique Florent Petit, directeur du FC Lab, la fédération de recherche de FrancheComté sur les piles à combustibles. Pour fournir au moteur l’élec tricité dont il a besoin, trois technologies s’installent: les batteries électrochimiques, les piles à combustibles et les superconden sateurs. cc Les

véhicules profiteront des progrès des batteries

Les batteries ont permis l’émergence des tous premiers véhicules électriques et drai nent leur croissance depuis une dizaine d’années. La voiture électrique profite en premier lieu du développement des batte ries lithiumion, mais reste cantonnée en dessous de 200 km ou coûte très cher, comme la Tesla. Outre l’autonomie, l’un des enjeux du développement de la voiture électrique est celui des points de recharge. La technologie la plus mature nécessite 6 à 8 heures de charge, tandis que la recharge rapide, en une demiheure, affecte la durée de vie des batteries. Les autres types de véhi

cules aussi sont susceptibles de profiter des développements des batteries électriques. Grâce à elles, le satellite se dirige vers le tout électrique. C’est l’un des objectifs que se sont fixés les constructeurs Airbus Defence & Space et Thales, afin de réduire fortement leur masse, donc le prix du lancement. Quant à l’avion, l’efan, un bimoteur élec trique d’Airbus, est équipé de deux packs de batteries lithiumion polymère constituées de 120 cellules d’une capacité de 40 ampè resheures situées dans les ailes. Ces derniè res lui offrent une autonomie théorique de 30 à 60 minutes. Airbus travaille déjà sur l’étape suivante, un avion de ligne régional d’environ 100 sièges équipé d’un moteur hybride. Pour permettre le décollage d’un avion plus lourd, il faudra fournir au moteur suffisamment de puissance pour le décollage, puis une capacité de stockage suffisante pour assurer son autonomie. Des trois familles de technologies, le supercondensateur offre le plus de puis sance, c’estàdire d’énergie libérée en un temps donné. Contrairement aux batteries, les supercondensateurs peuvent se rechar ger en quelques minutes, voire en quelques dizaines de secondes. Depuis 2013, des bus électriques équipés à la fois de batteries et de supercondensateurs sillonnent Shan ghai. De nombreuses villes suivent l’exem ple. En France, le projet Watt Systems expé

D. R.

Mobilité Se déplacer sans pétrole

130 aNs dE TRaNspORT élECTRiqUE 1881

1883

1884

1888

1899

Siemens et Halske mettent au point un tramway électrique

Albert et Gaston Tissandier inventent le dirigeable électrique

Thomas Parker développe la première voiture électrique

Les chantiers navals de Toulon fabriquent le Gymnote, premier sous-marin électrique

La Jamais Contente est la première voiture électrique à dépasser les 100 km/h

Alimentation par les rails.

Pile légère au bichromate de potasse.

Batterie au plomb.

Accumulateur à liquide alcalin.

Batterie au plomb.

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éNERgiE

Design : les véhicules réinventés Chaque année, différents projets sont présentés par les élèves du Strate, école de design. En 2014, Thibaut Le Mesnil a proposé ce cross roader.

StRate, écoLe De DeSign

c « Le rôle du designer est de réfléchir au futur de la mobilité en termes de scénarios d’usage, de services apportés à l’utilisateur, de business model pour les opérateurs et enfin de produits et de technologies à mettre en œuvre pour y arriver », explique Maurille Larivière, co-fondateur de the Sustainable Design School. Une approche qui permet de penser

rimente depuis novembre 2014 un bus électrique doté de supercondensateurs, rechargés à chaque arrêt en vingt secondes par «biberonnage». Aux arrêts, des batte ries font le plein en charge lente, sans appel de puissance sur le réseau. Tous les engins ayant besoin d’une forte puissance sont sus ceptibles d’être intéressés par les supercon densateurs. À l’instar de la pelle hybride du fabricant d’engins de chantier Komatsu, équipée d’un supercondensateur qui peut

1955

le véhicule autrement, de sortir des sentiers battus et de ne plus tourner en rond autour des architectures traditionnelles. « Le designer réinvente l’objet autour des usages, avec à l’esprit de nouveaux préceptes : partage, collaboration, développement durable, mais aussi impression 3D, do-it-yourself… » « c’est de cette rencontre

à lui seul générer une puissance de 60 ch, et lui permettrait de réduire sa consomma tion de carburant de 25 à 30%. Les scienti fiques annoncent l’arrivée de cette techno logie dans une poignée d’années pour l’électromobilité individuelle. À condition que leur capacité s’améliore. Les recherches sur les matériaux nanoporeux semblent à cet égard une voie très prometteuse. Enfin, la pile à combustible est aussi en plein développement, Toyota a lancé en

1996

2007

d’une génération de designers dotés d’une grande ouverture d’esprit et d’entreprises en recherche d’innovation durable que naîtront les futurs moyens de mobilité », complète Mike Lévy, directeur du département mobilité du Strate, école de design. cc J.-F. p.

décembre la Mirai, fer de lance vers le 100 % électrique, premier véhicule à hydrogène produit à grande échelle. Dans la foulée, le constructeur japonais a ouvert ses brevets sur la pile à combustible pour contribuer à son développement. «La pile à combustible conserve les avantages de l’électromobilité zéro émission, tout en approchant au plus de la souplesse d’utili sation des véhicules thermiques», explique Florent Petit. Son autonomie dépend de la

2011

2014

La locomotive électrique CC7100 d’Alstom établit un record de vitesse : 331 km/h

Général Motors produit en série la voiture électrique EV-1

L’Electra est le premier avion électrique à s’envoler avec un pilote

Pascal Chrétien invente l’hélicoptère 100 % électrique

La Spark Renault est la première « Formule 1 » électrique

Alimentation par caténaires.

Batteries au plomb ou nickel-métal-hydrure

Batteries lithium-ion polymère.

Batterie lithium-ion.

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EN COUVERTURE

Trois technologies en lice

c C’est la ﬁlière qui monte. La pile à combustible recombine dihydrogène et dioxygène pour fournir de l’électricité. avantage : une puissance indépendante de la quantité d’énergie stockée. Défis : diminuer les coûts de production et assurer un maillage pour la production, le stockage et la distribution du dihydrogène.

taille de ses réservoirs, rechar geables en seulement cinq minutes. Ils offrent à la Mirai une belle autonomie de 500 km. Toutefois, «la dyna mique de réaction est très rapide, comme les batteries, mais limitée en amont par l’alimentation en hydrogène et en oxy gène», concède Florent Petit. On peut aussi arguer que la transformation d’électricité en hydrogène, puis d’hydrogène en électri cité est coûteuse dans le rendement global. Dans le véhicule, les piles à combustibles servent à alimenter une batterie, comme prolongateurs d’autonomie, ou sont utili sées pour alimenter directement le moteur. Dans les faits, la pile à combustible, ralentie par le temps d’arrivée des deux carburants, est souvent couplée à une batterie lithium ion pour répondre aux pics de puissance. Tous les véhicules sont concernés, des vélos développés par l’entreprise Pragma Indus tries, qui s’est associée à BIC pour fabriquer ses réservoirs d’hydrogène, aux trains déve loppés par Alstom pour quatre régions alle

N°975ccAVRIL 2015

2. BATTERIE

3. SUPERCONDENSATEUR

c Basée sur la conversion réciproque de l’énergie chimique en énergie électrique, la batterie est plus réactive aux demandes du moteur que la pile à combustible et permet aujourd’hui les premiers développements du véhicule électrique. elle souffre cependant encore d’une trop faible autonomie et d’un temps de recharge trop long.

Vidéo

Sous-marin électrique En 2014, le groupe DCNS a présenté trois solutions permettant de prolonger l’autonomie en plongée des sous-marins conventionnels d’une à trois semaines, contre trois jours seulement avant. Une batterie utilisant des piles lithium-ion, une technologie vapeur, et enfin une pile à combustible dont l’hydrogène est produit par reformage des hydrocarbures. DCNS

industrie-techno.com

c Le supercondensateur stocke l’énergie sous la forme d’un champ électrostatique, ce qui lui permet de se recharger ou de se décharger beaucoup plus rapidement qu’une batterie. Mais il dispose encore d’une trop faible capacité de stockage pour être utilisé en dehors des réseaux urbains ou périurbains où il fait déjà rouler des bus électriques.

mandes et prévus en 2018, en passant par des engins logistiques portuaires. Le consor tium Hytrack travaille spécifiquement sur des engins très lourds comme des camions routiers ou des engins de chantiers. Mené par l’électronicien Tronico, le projet témoi gne du besoin de mettre au point l’électro nique de puissance adaptée à la conversion des courants de puissance en jeu. Dans l’aviation civile aussi, la pile à combustible, qui a déjà prouvé son efficacité dans les navettes spatiales, pourra être utilisée en substitution du moteur pour produire de l’électricité pour les groupes auxiliaires de puissance et assurer notamment le roulage au sol de l’avion. Moins matures que les bat teries, les piles à combustibles devront s’ap puyer sur un système de production, de stockage, et de distribution de l’hydrogène encore embryonnaire pour espérer se déve lopper à grande échelle. cm cc PHILIPPE PASSEBON ppassebon@industrie-technologies.com

D. R.

1. PILE À HYDROGÈNE

ÉNERGIE

Une énergie à toute épreuve Nés il y a 150 ans, les transports électriques ont pu sembler, un temps, bons à archiver dans les livres d’histoire des techniques. Ils sont en fait l’objet d’un engouement renaissant pour des voiturettes, bus, tramways, vélos, trottinettes ou même des avions ou des satellites.

Un marché marginal, mais en croissance 2030

2025

2020

10 %

60 %

100 % électriques.

25 % 50 %

Le marché des bus hybrides et électriques pèsera

des véhicules produits pourraient être

des véhicules seront électriﬁés, du stop & start à l’hybride rechargeable.

à des satellites seront

100 milliards d’euros, 100 % électriques 20 % du marché

soit total des bus

400 000

1 États-Unis

C’est le nombre de voitures électriques déjà en circulation dans le monde. Un marché en croissance annuelle de… 100 % !

2 Japon

174 000 68 000

3 Chine 45 000

Immatriculations de voitures en France 2013

ENSEMBLE DU PARC

Vélos électriques

Dont voitures électriques

8 779

1785 000

Dont voitures électriques

2014

ENSEMBLE DU PARC

10 560

2013

2014

47 000 56 000

1790 000 +0,3%

+20%

Une technologie prometteuse… VÉHICULES THERMIQUES c Rendement

max : 20 %. énergétique massique de l’essence ou du diesel : env. 12 kWh/kg c Autonomie : env. 1000 km pour 60 litres (50 kg de diesel) c Émissions : 100 à 200 g de CO2 /km c Émissions tout au long du cycle de vie pour 100 000 km parcourus : 14 à 21 tonnes d’équivalent CO2 c Densité

VOITURES ÉLECTRIQUES c Rendement

max : env. 80 % max. de stockage des batteries : 150 Wh/kg c Autonomie : 500 km max. pour les modèles les plus performants (Mirai, Tesla) c Émissions : de quelques grammes à 100 g de CO2/km c Émissions tout au long du cycle de vie pour 100 000 km parcourus : 8 à 12 tonnes d’équivalent CO2. c Capacité

SOURCES : IFP, CCFA, ZENTRUM FÜR SONNENERGIE- UND WASSERSTOFF FORSCHUNG BADEN-WÜRTTEMBERG (ZSW), OPECST, EASYBIKE, IDTECHEX.

cc MURIEL DE VERICOURT mdevericourt@industrie-technologies.com

cc INFOGRAPHIE GÉRARD QUÉVRIN gquevrin@industrie-technologies.com

AVRIL 2015ccN°975

EN COUVERTURE

Tests Le labo qui malmène la pile à combustible Pour s’imposer dans les véhicules, les piles à combustible, prometteuses pour la mobilité électrique, doivent faire la preuve qu’elles tiennent la route. Chaud et froid, vibrations, vieillissement: à l’UTBM Belfort, elles sont soumises à rude épreuve.

P. GUiTeT PoUr indUsTrie eT TeChnoloGies

oute une flotte de véhicules «zéro émission» est sortie des bâtiments du laboratoire pile à combustible de l’Université technologique de Belfort Montbéliard (UTBM). C’est là, en effet, qu’est conçu, réalisé, monté et testé le système à pile à combustible d’une flotte de dix quadricycles, les «MobyPost», destinés à deux centres de distribution de courrier de La Poste, situés non loin de ces locaux, à Audincourt et Perrigny. Ces véhicules sont le fruit d’un projet européen initié il y a quatre ans. Ils pourraient être commercialisés à plus grande échelle dès 2016. cc Une

station de recharge à hydrogène intégrée

Le laboratoire teste aussi des systèmes de piles à combustibles (pile, batterie, etc.) dédiés aux automobiles. Dans la pièce abritant les bancs d’essais pour ces systèmes, les machines occupent presque tout l’espace, à l’exception de quelques armoires où est rangé le matériel de test. De l’autre côté du bâtiment, quatre ou cinq quadricycles sont entreposés pour les tests finaux dans de grands hangars. L’un d’entre eux a été «déshabillé», son cache enlevé, pour tester les technologies embarquées. «Le problème des véhicules à hydrogène, c’est le manque d’infrastructures. Dans le projet, nous avons également développé la station qui permettra de remplir le véhicule avec de l’hydrogène», précise le référent véhicule, Abdesslem Djerdir, en désignant un système de recharge à hydrogène, au fond de la pièce. Les stations de recharges, installées sur les sites de La Poste, intègrent des panneaux photovoltaïques qui fournissent l’énergie nécessaire à la production d’hydrogène. Une approche holistique visant à garantir le succès de cette technologie promise à un bel avenir. cm cc séverine fontaine redaction@industrie-technolgies.com

N°975ccAVRIL 2015

cDix quadricycles zéro émission

Ces prototypes zéro émission, baptisés «MobyPost», sont munis d’un réservoir à hydrogène très basse pression (trois bars) et d’une pile à combustible qui leur procurent une autonomie de 40 à 50 km. Ces quadricycles sont destinés aux centres de distribution de courrier d’Audincourt et de Perrigny (Franche Comté).

ÉNERgiE

c Caractérisation des piles pour les voitures Ce banc permet de caractériser l’endurance et le fonctionnement en température froide et chaude des piles de cinq à une dizaine de kilowatts, destinées à l’automobile, pour différents constructeurs.

c Caractérisation des piles pour les quadricycles Technologie par technologie, les mécanismes du système de pile à combustible 1 kW, pour de petits véhicules type MobyPost, sont analysés dans le temps. Ce banc permet de simuler le fonctionnement d’un véhicule pour comprendre celui de la pile, mieux la contrôler et tenter de gagner en durée de vie.

c Chambre climatique sensible aux températures, notamment lors du démarrage à froid, la pile est ici soumise au chaud et au froid. elle est posée dans une chambre climatique simulant une température de – 20 °C à + 45 °C en environnement extérieur pour observation de son comportement au démarrage.

Le quadricycle électrique, MobyPost, a été conçu par les bureaux d’études du laboratoire de l’UTBM Belfort.

c Plateforme vibrante

P. GUiTeT PoUr indUsTrie eT TeChnoloGies

Pour simuler les conditions de vie réelles des systèmes intégrant une pile à combustible, on les pose sur une table qui reproduit les vibrations reçues par le système sur route. Ce tapis mesure 1,5 m2. il peut être couplé à une enceinte climatique.

c Station de recharge la station de recharge de Mobypost a également été conçue dans le cadre du projet européen. l’hydrogène est produit par électrolyse de l’eau, grâce à un courant généré par de grandes ombrières photovoltaïques qui équipent les stations de recharge.

AVRIL 2015ccN°975

en COUVerTUre

Stockage Les batteries au déﬁ de l’autonomie Ce sont elles qui ont permis de lancer un marché des véhicules électriques. Mais pour s’imposer sur des machines plus lourdes que les vélos, les batteries doivent augmenter leur densité d’énergie massique. les recherches s’orientent principalement sur les électrodes et électrolytes, mais concernent aussi l’architecture et la gestion électronique du pack.

epuis moins d’une dizaine d’années, le véhicule électrique se déploie à plus large échelle grâce à l’amélioration continue de la performance des batteries et de leur durée de vie. C’est au début des années 2000 que les véhicules électriques, héritiers d’une longue histoire, connaissent un véritable regain d’intérêt. Stimulée par le marché de la téléphonie mobile, la batterie lithiumion a progressé. Et s’installe, depuis, partout. Dans les petits véhicules du type du Segway, ou les vélos, et dans les plus gros, comme l’avion e-Fan d’Airbus ou le bateau PlanetSolar, alimenté par des panneaux solaires. Mais de tous les véhicules, c’est l’automobile, en raison du poids économique qu’elle représente, qui tire les recherches sur les batteries lithium-ion. Dotée d’une durée de vie de 5 000 cycles, la batterie lithium-ion permet des performances dynamiques très proches du véhicule thermique, voire supérieures. Elle possède aussi un outil de production

BATTERIE LITHIUM-ION Coût

2015

500

Autonomie

150

euros le kWh

Wh/kg

sion. La Tesla S, commercialisée depuis 2013, fait office de précurseur, avec les 500 kilomètres d’autonomie que ses constructeurs affirment avoir atteint. La firme d’Elon Musk intègre dans le plancher de la voiture 6 600 unités de cellules lithium-ion, semblables à celles des ordinateurs portables, soit 80 kWh. Mais le véhicule, vendu 100 000 euros, reste cantonné à un marché de niche. Plus abordable, la Renault Zoé n’embarque que 20 kWh de batteries, ce qui ne lui permet pas de dépasser les 200 km. Pour résoudre l’équation, les constructeurs rêvent de batteries aux capacités et densités énergétiques plus importantes, pour un coût inférieur. cc Les

matériaux des électrodes au cœur des recherches

2020

250

300

euros le kWh

Wh/kg

mature, sur lequel les industriels peuvent s’appuyer. Dans l’automobile, l’enjeu est de lui donner assez d’autonomie pour ne pas circuler seulement en ville, mais aussi au-delà, et de limiter les risques d’explo-

Première piste : les matériaux des électrodes. Aujourd’hui en carbone, la cathode change de peau et s’essaie au silicium, moins coûteux, à la nanostructuration, et à la nanotexturation. Les recherches portent également sur l’augmentation de la différence de potentiel entre anode et cathode. « Nous cherchons des matériaux qui permettent à la cathode de fonctionner sous des potentiels de 5 volts,

LeS MATériAUX eT LeS TeCHnOS DU FUTUr 2020

2025

2030

BATTERIE À FLUX

MAGNÉSIUM-ION

LITHIUM-SOUFRE

MÉTAL-AIR-EAU

c Densité

d’énergie massique : 750 Wh/kg c Principe : hybride entre la pile à combustible et la lithium-ion LE PLUS LE MOINS

La puissance ne dépend pas de la capacité Encombrement

N°975ccAVRIL 2015

d’énergie massique : 400 Wh/kg c Principe : les ions magnésium transportent une charge deux fois plus importante que les ions lithium LE PLUS LE MOINS

Matériau peu toxique et abondant Se dégrade avec le temps

d’énergie massique : 2600 Wh/kg c Principe : fonctionne comme une lithium-ion, avec une cathode enrobée de soufre LE PLUS LE MOINS

Matériau peu toxique et abondant La cathode se dégrade avec le temps

d’énergie massique : 5000 Wh/kg (lithium) c Principe : réagit avec l’oxygène de l’air LE PLUS LE MOINS

Sécurité Durée de vie altérée par la réactivité du lithium avec l’eau

P. GUITET

2015

énergie

L’énergie dans la carrosserie, pas sous le capot c En 2013, Volvo avait fait part des tests qu’il effectuait sur une carrosserie constituée d’éléments en fibre de carbone capables de stocker de l’électricité et qui pourrait la délivrer à la manière d’un supercondensateur. Le constructeur n’est pas le seul à travailler sur la question. Dans les labos d’EDF par exemple, les chercheurs travaillent sur des «batteries 3D». Avantage: un coût réduit, à la fois pour les matériaux et les procédés de fabrication. Dans les porosités de l’électrode négative en fer en forme d’une grille recouverte d’un séparateur est coulée l’électrode positive. Ainsi entremêlées, les électrodes prennent très peu de place: la batterie fait de 3 à 5 millimètres d’épaisseur, vise une capacité de 200 Wh/kg et peut s’adapter aux formes qu’on veut lui donner.

volvo

Ces panneaux souples, capables d’emmagasiner de l’énergie, sont moulés pour pouvoir intégrer la carrosserie d’un véhicule.

contre 4 aujourd’hui », explique Cédric Chazel, responsable valorisation du réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E). « Cela permet à la batterie de fournir plus d’énergie lors d’un cycle. » L’électrolyte, le liquide qui assure le déplacement des ions entre les électrodes, est aussi au cœur des recherches. Solide, il ne serait plus inflammable, et plus facile à produire et à contrôler. Le constructeur français Bolloré s’appuie sur une technologie originale dite lithiummétal-polymère, construite à partir de films de lithium solides et avec un électrolyte polymère fondu. Mais celui-ci doit cependant être constamment chauffé entre 60 et 80 °C, tandis que la batterie se décharge vite à l’arrêt. Pour dépasser les 500 ou 600 km d’autonomie, d’autres technologies sont explorées. Les plus prometteuses sont le lithiumsoufre et le métal-air. Dans la batterie lithium-soufre, la cathode est enrobée de soufre. Chaque atome de soufre pouvant se lier à deux atomes de lithium, la capacité monte en flèche. Mais la cathode de soufre a tendance à se dissoudre dans l’électrolyte pour former des polysulfures, ce qui limite la durée de vie de la batterie. Pour résoudre le problème, de nombreuses

recherches portent sur l’utilisation d’atomes de carbone ou de graphène pour stabiliser les polysulfures en les piégeant physiquement. Récemment, une équipe de l’université de Waterloo a montré qu’en ajoutant une nanofeuille de MnO2 autour de la cathode, on pouvait obtenir une capacité de 2 000 cycles. cc Le

temps de la recharge est le nerf de la guerre

Plus en amont, la batterie lithium-air (LiO2) résulte du mariage de la batterie lithium-ion et d’une pile à combustible. Comme dans cette dernière, l’oxygène est tiré de l’air pour réagir avec la cathode carbonée. Si la technologie laisse augurer des densités énergétiques très intéressantes, dans la pratique, les espèces organiques présentes dans l’électrolyte posent encore des problèmes de stabilité. « Il est aussi possible d’échanger l’électrode négative des batteries lithium par d’autres métaux beaucoup moins coûteux, mais sans améliorer la capacité de stockage, explique Laurent Torcheux, membre de la direction Recherche et développement d’EDF. «Ainsi, pour améliorer le rendement de la technologie zinc-air, nous travaillons sur l’ajout d’une troisième électrode, couplée

à un système de gestion électronique des électrodes grâce à une puce insérée dans le boîtier de la batterie. » Promises à encore de nombreuses améliorations, les batteries sont l’objet régulier d’annonces de rupture qui permettraient d’augmenter leur autonomie. Mais pour les automobilistes, c’est la question du temps de recharge qui est le nerf de la guerre. Des sociétés s’orientent vers des batteries alliant les avantages d’une pile à combustible et d’un accumulateur. C’est le cas de la batterie très particulière qui équipe la Quant e-Sportlimousine, présentée par la société Nanoflowcell au salon de Genève 2014. Cette batterie à flux, dont le principe n’est pas nouveau, s’appuie sur deux réservoirs de 200 litres permettant de stocker les électrolytes liquides. Une fois que l’électrolyte est déchargé, celui-ci est simplement pompé hors du réservoir et remplacé par un liquide chargé. Nul besoin de recharger directement la batterie de la voiture, l’électrolyte déchargé est rechargé hors de la voiture, à la « station de recharge », pendant que la voiture reprend sa route… cm cc philippe passebon ppassebon@industrie-technologies.com

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EN COUVERTURE

L’électrification des véhicules conduit à repenser la motorisation. Plusieurs technologies sont en lice. L’enjeu ? Trouver le bon compromis entre performances, rendement, fiabilité et coût, suivant l’usage. L’électronique de puissance assurant la commande du moteur, ainsi que l’interconnexion avec la batterie et son chargeur, pour récupérer l’énergie de freinage, en sont indissociables.

e moteur électrique a tout pour lui: performant, peu encombrant, doté d’un très bon rendement, d’un couple indépendant du régime, d’une large plage de vitesses de fonctionnement, simple à construire, fiable et peu coûteux. Seul problème : l’électricité est difficile à stocker dans un faible volume et une faible masse. Il faut donc l’utiliser au mieux pour préserver l’autonomie et utiliser aussi le moteur en générateur, pour récupérer l’énergie cinétique lors du freinage, afin de recharger en partie la batterie. Ce qui impose de le doter d’un ensemble électronique assurant l’interconnexion entre moteur, batterie et

chargeur, ainsi que le contrôle du moteur. C’est pourquoi les constructeurs automobiles ne dissocient pas la machine électrique de l’ensemble électronique, lorsqu’ils parlent de moteur électrique. cc Un

rendement supérieur à 90% séduit les constructeurs

Mais tout comme pour le moteur thermique, le terme moteur électrique recouvre différents modes de fonctionnements (courant continu ou alternatif, synchrone, asynchrone…) et diverses architectures (moteur centralisé, par train, par roue…). Et ce, quelle que soit l’origine de l’électricité.

Les moteurs à courant continu aux fortes pertes thermiques, utilisés jusque dans les années quatre-vingt-dix, ont été abandonnés, au profit des moteurs à courant alternatif asynchrone et synchrone à la commande électronique plus souple. Le moteur à induction ou asynchrone, très commun dans l’industrie, utilise le courant alternatif de 400 à 650 V, créé par l’onduleur à partir du courant continu de la batterie, dans les enroulements de son stator pour générer un champ magnétique tournant entraînant le rotor à «cage» ou «bobiné». Son principe repose sur un «glissement » entre le champ tournant et le rotor, pour créer le couple moteur. De ce fait, le rendement plafonne entre 75 et 80%, sauf pour Tesla qui atteint les 88% en utilisant du cuivre pour la cage, mais au prix d’un surcoût. En revanche, son faible coût et sa fiabilité en font un candidat sérieux pour le véhicule hybride, où l’usage électrique est ponctuel.

La voiture électrique en pole position c La Fédération internationale automobile a lancé en 2014 le championnat de voitures électriques Formule E. La seule monoplace homologuée est la SRT 01E développée par Spark Racing Technologies et Renault, avec McLaren Electronic Systems pour le moteur/générateur électrique et son électronique de puissance, Williams Advanced Engineering pour les batteries, Dallara pour le châssis carbone/nid-d’abeilles aluminium et Michelin pour les pneus 18pouces. Le moteur pèse 26 kg et développe 200 kW en qualification avec un couple de 140 Nm. Il est limité à 150 kW en course plus 30 kW pendant 5 secondes pour doubler.

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La batterie lithium-ion ne doit pas dépasser 200 kg et fournir plus de 28 kW/h, ce qui impose aux pilotes de changer de monture durant l’heure de course. Les voitures atteignent les 100 km/h en moins de 3 secondes et les 225 km/h.

La SRT 01E est la voiture de course électrique conçue pour le championnat de Formule E FIA.

F. FLAMAND / WILLIAMS

Motorisation Le moteur synchrone gagne du terrain

ÉNERgiE

pETIT MAIS coSTAud c Renault a présenté au Salon de Genève 2015 un moteur électrique pour sa Zoé, le R 240. Ce moteur synchrone à rotor bobiné de 65 kW avec un couple de 220 Nm utilise 95 brevets propriétaires. L’amélioration de son rendement permet de faire passer l’autonomie de la Zoé de 210 à 240 km. Le travail de miniaturisation et d’intégration des modules d’interconnexion, de contrôle et de charge, ainsi que la suppression des câbles d’alimentation externes, ont permis de réduire de 25% la taille de ces éléments. Si l’on ajoute la réduction du refroidissement par eau, à iso-performances, cet ensemble moteur est 10 % plus petit que la génération précédente.

Le R240 est le moteur synchrone à rotor bobiné de 65 kW et 220 Nm produit par Renault pour la Zoé.

D. R.

De son côté, le moteur synchrone, même s’il est plus délicat à piloter et potentiellement moins robuste, s’impose de plus en plus. Il comporte un stator bobiné similaire à celui du moteur asynchrone créant un champ tournant entraînant le rotor à « aimants permanents » ou « bobiné ». Sans «glissement», il a un rendement supérieur à 90%. Si le rotor bobiné, qui nécessite un hacheur, est plus volumineux et plus fragile, le rotor à aimants permanents fait appel aux onéreuses terres rares. On retrouve les rotors bobinés chez Renault / Nissan et les rotors à aimants permanents sur les hybrides PSA et Toyota, ainsi que sur les véhicules électriques premium, comme Exagon. Les développements portent sur des géométries internes favorisant la propagation du champ tournant et l’utilisation de matériaux acceptant des densités de magnétisme et de courant plus élevées, pour augmenter le couple tout en réduisant les échauffements. Mais les plus gros progrès portent actuellement sur la miniaturisation et l’intégration de l’électronique de commande, et la réduction de sa température de fonctionnement. cm

6:,7&+(6 (7+(51(7 (7 3$66(5(//(6 ,1'8675,(//(6

ccJean-François Prevéraud jfpreveraud@industrie-technologies.com

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EN COUVERTURE

Sur terre, sur mer ou dans les airs… Qu’elle s’invite dans les avions, les bus, les camions ou les sous-marins, la fée électricité s’ingénie à les réinventer autour de leurs usages, tout en faisant décoller leurs performances. Zoom sur ces projets de tous les records. cc Muriel de véricourt mdevericourt@industrie-technologies.com

Ce sous-marin pèse 1,5 t tout mouillé cLégère et compacte, la batterie lithium-ion de ce HROV (hybrid remotely operated vehicle, véhicule hybride contrôlé à distance) utilisé par l’Ifremer a une puissance d’un peu moins de 20 kWh.

Ce vélo pourra voler pendant cinq minutes Cette roue économise 4 % du kérosène

cConçu par trois compagnies tchèques, ce démonstrateur de vélo électrique futuriste s’envole grâce à six hélices motorisées.

Cette loco remorque 9 000 tonnes cLes locomotives électriques de fret doubles KZ8A d’Alstom, en service au Kazakhstan sont parmi les plus puissantes du monde. D’un poids de 200 tonnes, elles peuvent remorquer des trains de 9000 tonnes.

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airbus ; renault ; D.r.

cLe système de taxiage électrique EGTS de Safran et Honeywell, qui place des moteurs électriques dans les roues, réduit de 4 % la consommation de kérosène sur l’ensemble du vol. Airbus veut l’intégrer dans ses A 320.

ÉNERgiE

Ce rotor s’incline à 90° cBaptisé « projet zéro », ce démonstrateur tout-électrique d’AgustaWestland se déplace, au choix, comme un hélicoptère ou comme un avion, selon la position dans laquelle se trouve son rotor inclinable.

Ce camion fait 200 km sans carburant

Cet hybride ne consomme qu’un litre au cent

cLe camion Maxity, développé par Renault Trucks avec Symbio Fcell pour La Poste, intègre une pile à combustible. Celle-ci sert de prolongateur d’autonomie à la batterie, et permet de parcourir 200 km.

cÉpaulé par une batterie lithium-ion, l’Eolab prouve qu’un hybride peut réduire sa consommation au minimum. L’aérodynamique et le poids des matériaux ont été optimisés pour parvenir à ce résultat spectaculaire.

D.r.

Cette voiture veut rouler à 600 à l’heure c Déjà titulaire du record de vitesse pour un véhicule électrique pour une pointe à 495 km/h la VBB-3 de Venturi vise désormais les 600 km/h. L’équipe espère les atteindre lors de tests prévus cet été.

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EN COUVERTURE

Pierre-étienne Franc Air liquide

L’hydrogène ? Une révolution comparable à la création d’Internet !

5 minutes. De plus, elles ne rejettent rien et apportent le même confort de conduite qu’un véhicule classique. Les véhicules électriques dotés de batteries sont propres, mais pas sans émission, tandis que le cycle complet de l’hydrogène permettrait dans le meilleur des cas de les annuler. La filière hydrogène bénéficie des progrès du véhicule électrique avec batteries, dont la plateforme est identique à celui qui fonctionne à partir d’une pile à combustible (PAC). Produire l’hydrogène à partir d’électricité coûte pourtant de l’énergie… P-E. F. : Le rendement de double conversion

de l’électricité en hydrogène puis de l’hydrogène en électricité est de 30%. Mais c’est une problématique de l’ancienne économie, car l’hydrogène peut être obtenu à partir d’électricité renouvelable, dont la lumière du soleil, gratuite, lorsqu’il est produit par électrolyse. La mobilité carbone, elle, coûte cher en termes d’impact sur la santé et l’environnement. L’hydrogène est une vraie révolution, il est à la transition énergétique ce qu’Internet a été pour les télécommunications.

Le développement des infrastructures se fait à un rythme très variable suivant les pays. Pourquoi ces disparités? P-E. F. : Quelques pays ont pris de l’avance,

notamment ceux où les constructeurs nationaux l’ont décidé. C’est le cas du Japon, guidé par Toyota. Le pays est engagé dans

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ccPierreÉtienne Franc

directeur marchés et technologies avancées du groupe Air liquide et président du Comité pour l’hydrogène et la pile à combustible du programme Horizon 2020

un processus global visant à irriguer en hydrogène l’ensemble de l’industrie et à l’utiliser pour de nombreux usages, domestiques, notamment à partir de piles à combustibles stationnaires. En Allemagne, un consortium de six acteurs dont nous faisons partie travaille à mettre en place un réseau de 400 stations d’ici 2023. Dans le monde, Air liquide a déployé une soixantaine de stations, dont plusieurs ouvertes au public. L’hydrogène ne concerne pas seulement les voitures. Aux États-Unis, plus de 5000 chariots élévateurs sont déjà équipés de PAC. Les bus représentent aussi un marché intéressant, quoique de niche. Mais c’est bien le développement du marché des voitures qui permettra une baisse globale des coûts. Et en France ? P-E. F. : Le développement de l’électromo-

bilité en France peut prendre cinq à dix ans. Le problème est que les deux constructeurs ne sont pas aujourd’hui volontaires dans l’hydrogène. Un consortium s’est créé pour les industriels intéressés. Leur vision ? Construire un début de réseau d’ici 2020, avec des flottes captives, du type de La Poste.

Cela passera par des solutions d’hybridation des voitures électriques dotées de batteries avec des piles à combustibles. Comment Air liquide peut-il contribuer au développement du marché? P-E. F. : Nous faisons deux milliards de chif-

fre d’affaires en vendant de l’hydrogène. Si 10% de la flotte mondiale se convertissait à l’hydrogène, cela représenterait un marché de 100 milliards d’euros, soit presque deux fois le marché mondial des gaz industriels. Notre ambition est donc de vendre l’hydrogène à la pompe. Nous accompagnons la démarche de Toyota dans le cadre du programme Zero emission vehicle mis en place en Californie et au nord-est des États-Unis, grâce auquel s’est développé Tesla. Les entreprises y sont progressivement forcées de s’équiper de véhicules «zéro émission». Une douzaine de stations, par exemple, installées sur le corridor Boston-New York permettra ainsi à Toyota de commencer à écouler ses véhicules. cm cc ProPos recueillis Par PhiliPPe Passebon

P. Guitet Pour industrie et technoloGies

Outre leur autonomie de 500 km, quels sont les avantages des piles à combustibles par rapport aux batteries ? P-E. F. : Leur temps de recharge est de 3 et

Qui va sortir notre réseau électrique de l’obscurité ?

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L’usinage, les solutions pour gagner en compétitivité

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En usinage et travail des métaux les avancées technologiques sont longues à finaliser. Face à la stagnation des débouchés français, les industriels se tournent vers l’export ce qui leur impose de nouveaux gains de compétitivité. L’heureestàl’optimisationdescoupes,desoutilsde coupes,àlafabricationadditiveetàladécoupelaser. Dossier réalisé par Archipresse Média Consulting

efletdirectdelaproduction industrielle, le secteur de la mécanique, de la machineoutil et de l’usinage ne connaît pas vraiment d’embellie. La production manufacturière française est restée très atone au quatrième trimestre (+0,2 %). Le taux d’utilisationdescapacitésdeproduction baisse légèrement par rapport au trimestre précédent. L’INSEE prévoit, sur l’ensemble de l’année, une diminution de l’investissement des entreprises de 0,2 % (après -0,6 % en 2013), en ligne avec des perspectives de demande

modestes et une faible utilisation des capacités de production. Sur la partie machine-outil métal le Symop indique que “les facturations sur ce dernier trimestre ont faibli de -1 % sur le marché domestique en lien avec la contraction des commandes observée les mois précédents. D’une manière générale, le marché devient plus agressif avec une contraction des marges, notamment les importateurs qui s’approvisionnent en US dollars. À l’export les affaires sont en très léger retrait également (-1,2 %) par rapport au 4e trimestre 2013”. 333

PUBLIDOSSIER 333 Face à un contexte difficile, des projets d’innovation et d’investissementsémergentpourque les sous-traitants puissent regagner en productivité et compétitivité. L’ensembledelaprofessionrassembleune partiedesesinitiativesauseinduprogramme “Usine du futur”, ou “Usine 4.0”, notamment pour ce qui a trait à la chaîne numérique continue, de la conceptionàlafabricationdespièces. De fines coupes

D ’aut r e s t r av au x de R& D concentrent leurs efforts sur les conditions de coupe par exemple. “Il s’agitd’améliorerlessystèmesd’optimisation des coupes, notamment avec le développement de logiciels d’analyses et de pilotage fin des outils”, indique Olivier Sciascia du Cetim-CTDEC. C’est le type d’applications qu’on retrouve dans le projet MAAT (machine automatique à auto-adaptation technologique) et qui s’intéressent auxconditionsdecoupeenusinage. Ce projet a vocation à former les industriels à ces nouveaux usages. Pour faire fonctionner correctement leurs machines-outils, les usineurs doivent tenir compte d’un nombre important de paramètres influents en matière d’usinage. Ils doivent aussi surveiller efficacement ces machines en exploitation et analyser les causes de dysfonctionnement d’une production. Parmi les points d’évolution, il s’agit entre autres de réduire les temps de mise au point de la production en déterminant les paramètres idéaux (conditions de coupe, meilleure

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qualité surfacique des pièces, gains sur les outils, productivité optimisée, etc.).

Vers d’autres technologies

Des travaux portent également sur l’optimisation des outils de coupes désormais pilotés par un logiciel ce qui permet de mieux surveiller la production, d’informer l’usineur des dérives et d’établir des diagnostics. Grâce à des développements conjoints avec les fabricants d’outils coupants, on sait désormais analyser très finement (de l’ordre du µ) la réalisation des outillages coupants.

‘‘

votre-chain igus conduit l'énergie en toute sécurité

une nouvelle autonomie…

“Les usineurs peuvent diminuer les temps d’arrêt de leurs centres d’usinage grâce à des systèmes d’aide au pilotage. L’amélioration des calculateurs a apporté une nouvelle autonomie.” Difficile enfin d’occulter la place grandissante de la fabrication additivedanslemondedel’usinageetdu prototypage tout comme celle du soudage laser. “Pour les industriels, principalement dans les PMI, l’enjeu tient aux changements d’organisation et de production qu’impose l’acquisition de ces nouvelles technologies, pourtant incontournables”, poursuit Olivier Sciascia. “Nous avons déployé une plate-forme partagée et un démonstrateur pilote qui permettent de tester, en exploitation, la pertinence et les enjeux qu’elles représentent.” n

„ Quoi de neuf ? Laser Cheval, le laser à impulsion courte Pour toutes les applications utilisant le LASER, comme la décoration, l’identification, la texturation ou l’assemblage par soudure, les industriels recherchent des solutions toujours plus performantes, comme les sources fibrées et les sources à impulsions courtes. “notre cellule Recherche et Développements est équipée de sources laser sélectionnées parmi les plus performantes du marché pour accompagner au quotidien nos clients dans leurs développements”, précise Dominique Cilia,directeur technique de Laser Cheval, spécialiste du micro usinage et du micro assemblage par laser. Plus d’infos sur www.lasercheval.fr

Lubrifiants, performance etrecyclabilité avant tout E n production mécanique, le choix du lubrifiant se révèle souvent déterminant. Paradoxalement, lesindustrielsquiconnaissent leurs machinessontparfoismoinsperformants sur l’emploi du bon produit. Graisses, pâtes et surtout huiles se déclinent en version minérale ou synthétique. L’usinage, tel qu’il se pratique aujourd’hui, met en œuvre des matériaux complexes, des vitesses élevées pour arriver à des pièces finales très élaborées. La place des lubrifiants de refroidissement augmente, qu’ils soient solubles ou non.

Nouvelles formulations

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D’autre part, le marché travaille à de nouvelles formulations de ses produits. Absence d’huiles minérales, suppression des COV ou additifs d’origine naturelle biodégradables, de nouveaux produits voient le jour.

L’enjeu , concevoir des lubrifiants et autres additifs verts.

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Mécanique

Le choix du lubrifiant est déterminant en production mécanique.

La difficulté pour les industriels consiste à concevoir des lubrifiants et autres additifs verts qui viennent enremplacementdel’existant.Or,la plupartdutemps,lesindustrielsélaborent de nouveaux produits qui présentent de nouvelles caractéristiques sans toujours couvrir le spectre des précédents. Si certains industriels émettent des réserves quantàlapertinencedeslubrifiants biodégradables, tout le monde en revanche se montre intéressé par la recyclabilité de ces produits, qui représente désormais un enjeu et une responsabilité dont les industriels ont conscience. n

„ Quoi de neuf ?

Molydal, des produits écoconçus Le pôle R&D MOLYDAL a développé une gamme de produits écoresponsables pour le travail des métaux. Formulés à partir de bases renouvelables, ils sont sans COV, sans étiquetage de sécurité, et compatibles tous métaux. LUBA est un fluide EP pour découpage-emboutissage, avec un gain de productivité (diminution des quantités d’huile, des risques de casse, augmentation de la durée de vie outil). SOLESTER est un fluide aqueux de déformation, base polymère végétal. VG CUT 77 est un lubrifiant phase aqueuse pour perçage et taraudage, ininflammable et sans odeur. Plus d’infos sur www.molydal.com

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Des machines auto-adaptatives

Parmi les autres sujets sur lesquels porteront les changements: tout ce qui concerne la mesure et la vision grâce à de nouvelles générations de capteurs. Ces derniers doivent rendre les machines auto-adaptatives pour le contrôle en ligne des opérations. Il s’agit

L’Usine du futur : vers

une numérisation accrue des sites de production.

de concevoir des machines que les hommes programment et avec lesquelles ils interagissent, mais qui se conduisent et se corrigent seules. Pour favoriser l’émergence de ces solutions, robotisées pour certaines, le Plan RObOT Start PME accompagne les PMI dans leur premier investissement. “Au-delà du coût financier, les industriels ont

„ Quoi de neuf ?

igus®, des machines plus sûres et des coûts en baisse avec les polymères

Parce que le secteur de la construction machines-outils subit une pression économique croissante Igus propose des produits qui répondent à ces impératifs de qualité et de coûts. Spécialiste des polymères, igus® présente une gaine porte-câbles R2.75 étanche aux copeaux et à couvercle s’ouvrant des deux côtés. Ce principe d’ouverture permet de réduire les temps de montage. Plus d’infos sur www.igus.fr

N°975_AVRIL 2015

besoin d’un accompagnement dans la définition du besoin, le choix de la technologie et de l’intégrateur puis dans l’appropriation et la mise en place d’une nouvelle organisation”, poursuit Jean Tournoux. Actuellement RObOT Start PME référence 170 projets, 70 % dans des entreprises de moins de 50 personnes pour un investissement global moyen de 200 K€. n

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ésolument, les technologies de production s’inscrivent dans le projet d’Usine du futur. Cela se traduit notamment par une numérisation accrue des sites de production. “Nous avons actuellement des machines-outils à CN autonomes les unes des autres. Demain, du bureau d’études à la logistique, toute machine sera interconnectée, accessible et pilotable de tout poste”, indique Jean Tournoux, DG Symop, très impliqué dans la dynamique “Usine du futur”. La numérisation modifie les procédés, elle favorise aussi l’émergence de nouvelles technologies telles que la fabrication additive ou le prototypage 3D. Ces technologies repoussent plus loin la complexité des pièces usinées.

©Fidia

Avec les technologies de production, l’Usine du futur s’invente aujourd’hui R

Demain, toute machine sera interconnectée…

„ Quoi de neuf ?

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Le ProCutter offre une solution complète pour la découpe laser par fusion de matériaux de fines et moyennes épaisseurs à une longueur d’onde proche de 1 μm. Le potentiel de la tête de découpe est parfaitement converti en productivité, particulièrement dans le cas des machines de découpe à plat et les machines de découpe de tubes. Plus d’infos sur www.precitec.fr

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La réalité augmentée s’invite à l’usine Superposer le réel et le virtuel offre des perspectives inédites pour les industriels. Qu’elle soit intégrée sur des lunettes ou sur un bras de mesure, la réalité augmentée permet une assistance pour le contrôle qualité, la maintenance, la réparation ou la formation. Son aspect temps réel l’inscrit dans une dynamique propice à la prise de décision.

lle est l’objet de l’un des 34 plans de reconquête industrielle de la France. Brique essentielle de l’industrie 4.0, la réalité augmentée, véritable innovation de rupture, sort du laboratoire pour investir les usines. D’abord, grâce à la progression technologique et la chute spectaculaire du prix des cartes graphiques et des équipements, souvent communs avec le monde du jeu. Ensuite, grâce à l’amélioration de leur ergonomie, dont les lunettes connectées et intelligentes sont le symbole. Outre les médiatiques Google Glass, à l’avenir aujourd’hui incertain, des kyrielles d’autres lunettes intelligentes ont en effet été mises au point, comme Laster Technologies et Optinvent en France, ou encore Vusix M100. Devenue plus abordable, la réalité augmentée, qui permet d’incruster dans un paysage réel des objets virtuels,

peut s’avérer très utile pour les professionnels. La start-up rennaise Optinvent, qui produit ce type de lunettes à destination des industriels et des professionnels de la santé, du marketing et de la culture, l’a bien compris. « Les téléphones et les tablettes sont très performants, mais ils ne laissent pas les mains libres. Les lunettes intelligentes améliorent la productivité, la précision et la sécurité », souligne Khaled Sarayeddine, un des fondateurs de la société. cc Confronter

réel et numérique pour un bon positionnement

À mi-chemin entre la réalité virtuelle et la réalité physique, la réalité augmentée présente d’autres avantages pour les industriels, même lorsqu’elle ne passe pas par des lunettes intelligentes. Elle permet par exemple de superposer une maquette numérique, c’est-à-dire l’assemblage de

pièces conçues en 3D, pour détecter les erreurs habituellement repérées lors de l’assemblage d’un prototype, avec ce que l’opérateur a sous les yeux. Bruno Uzzan, créateur de la société française Total Immersion, spécialiste en traitements des images et modélisation 3D pour des expertises en temps réel, expose les atouts de cette technologie dans un document diffusé par ce leader du secteur. « L’aspect temps réel entraîne l’interactivité, le choix et la dynamique. La cohérence image 3D/2D permet le positionnement par rapport au réel et la confrontation entre le réel et le numérique. Enfin, la présence du monde réel dans la vidéo, cet enrichissement par le numérique, est une aide à la prise de décision. » Des avantages – l’augmentation de la perception en temps réel des opérateurs, la meilleure collaboration, même à distance,

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c Fondée en 2007 par deux anciens de Thomson, Kayvan Mirza

et Khaled Sarayeddine, Optinvent propose des lunettes affi chant une image centrale avec positions on-off, trois fois plus grande que celle proposée par les Google glass.

D.R.

permet de projeter des données issues de la maquette 3D lors de la construction, par exemple pour indiquer à des opérateurs où doivent passer certains équipements à installer. Les opérateurs n’ont plus qu’à suivre les instructions et le positionnement indiqués.

N°975ccAVRIL 2015

Atteindre avec précision les zones inaccessibles

c Un

bras de mesure sert à contrôler la qualité et les dimensions d’une pièce, d’un produit avec une très grande précision. La réalité augmentée a permis à Faro d’accélérer ce processus de contrôle et de déterminer et visualiser rapidement où sont les possibles erreurs grâce au logiciel Metaio Engineer.

la détection des erreurs – que l’on retrouve en application sur l’ensemble de la chaîne industrielle, de la conception à la préparation de la fabrication, la maintenance (en milieu hostile), la formation, l’assistance à la navigation et la visualisation in situ. Thomas Jouhanneau, responsable solutions pour la société allemande Metaio, résume les domaines d’application de la réalité augmentée dans le secteur industriel : maintenance, réparation, formation.

Lancée en 2003 à Munich par un ancien de Volkswagen, Metaio crée des algorithmes de traitement de l’image et travaille en collaboration avec des clients industriels pour développer, selon leur cahier des charges, des solutions personnalisées. L’entreprise propose trois logiciels de réalité augmentée, dont Metaio engineer 5.0. « Une caméra utilisée pour voir l’environnement n’est parfois pas suffisante pour distinguer l’ensemble des détails », souli-

ÊTRE ÉPAULÉ SUR TOUTE LA LIGNE c Renseigné sur la nature

D.R.

de la pièce considérée via son fi chier CAO ou un tag 2D, la solution AugmentedPro de Robocortex assiste les opérateurs au cours de tâches d’assemblage et de maintenance et permet la vérifi cation des produits à la fi n de leur fabrication.

gne Thomas Jouhanneau. Metaio a ainsi choisi d’allier sa technologie de réalité augmentée au bras de mesure Faro. L’opérateur peut aller ainsi dans des environnements difficilement accessibles tout en ayant une visibilité de ce qui est en train de se jouer en temps réel. Grâce aux images virtuelles il a aussi la visibilité sur ce qui devrait être réalisé. L’objectif du dispositif ? Réduire au minimum, voire à zéro, le nombre d’erreurs. Metaio engineer compte aussi diminuer le nombre de prototypes. En effet, l’opérateur peut voir à la fois ce qu’il est en train de faire et l’assemblage, la réparation ou la maintenance telle qu’elle devrait être réalisée. Sur le front du guidage de l’opérateur, Robocortex propose une solution très adaptée. Avec AugmentedPro, la jeune société française présente une technologie de pointe pour l’industrie. AugmentedPro sert à guider l’opérateur lors de travaux d’assemblage – même en conditions de visibilité difficiles –, à vérifier les produits en fin de chaîne de fabrication, ou pour la simplification de travaux de maintenance.

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ProDUITS

InformatIque VidĂŠo Robocortex sâ&#x20AC;&#x2122;est vue dĂŠcerner le TrophĂŠe de lâ&#x20AC;&#x2122;innovation du Midest, le salon de la sous-traitance industrielle. Lâ&#x20AC;&#x2122;opĂŠrateur peut dĂŠcrire les ĂŠlĂŠments Ă inspecter par le fichier CAO de la piĂ¨ce ou par une reconnaissance de tag 2D, sur le logiciel qui comporte un ĂŠditeur dâ&#x20AC;&#x2122;applications. Il crĂŠe ensuite ses scĂŠnarios, afin de prendre les meilleures dĂŠcisions. cc Des

applis pour mĂŞler le rĂŠel et les donnĂŠes du constructeur

Chez Metaio, la deuxiĂ¨me phase est en chantier. ÂŤ Pour la maintenance, le logiciel affiche les informations utilisateur avec un guide en temps rĂŠel, explique Thomas Jouhanneau. Lâ&#x20AC;&#x2122;opĂŠrateur sĂŠlectionne les ĂŠtapes et avance pas Ă pas, mais il nâ&#x20AC;&#x2122;y a pas encore de contrĂ´le pour vĂŠrifier sâ&#x20AC;&#x2122;il ne saute pas, ou ne se trompe pas, dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtape. Âť Mais la grande tendance cette

De lâ&#x20AC;&#x2122;intelligence dans le casque Un casque de protection intelligent, dotĂŠâ&#x20AC;&#x2030;deâ&#x20AC;&#x2030;capteursâ&#x20AC;&#x2030; etâ&#x20AC;&#x2030;deâ&#x20AC;&#x2030;camĂŠras,â&#x20AC;&#x2030;etâ&#x20AC;&#x2030;capableâ&#x20AC;&#x2030;dâ&#x20AC;&#x2122;affiâ&#x20AC;&#x2030;cherâ&#x20AC;&#x2030; deâ&#x20AC;&#x2030;laâ&#x20AC;&#x2030;rĂŠalitĂŠâ&#x20AC;&#x2030;augmentĂŠeâ&#x20AC;&#x2030; surâ&#x20AC;&#x2030;unâ&#x20AC;&#x2030;viseurâ&#x20AC;&#x2030;intĂŠgrĂŠâ&#x20AC;&#x2030;aâ&#x20AC;&#x2030;ĂŠtĂŠâ&#x20AC;&#x2030;misâ&#x20AC;&#x2030; auâ&#x20AC;&#x2030;pointâ&#x20AC;&#x2030;parâ&#x20AC;&#x2030;laâ&#x20AC;&#x2030;start-upâ&#x20AC;&#x2030;Daqri,â&#x20AC;&#x2030; basĂŠeâ&#x20AC;&#x2030;Ă â&#x20AC;&#x2030;Losâ&#x20AC;&#x2030;Angeles.â&#x20AC;&#x2030; Daqri

industrie-techno.com

annĂŠe est lâ&#x20AC;&#x2122;identification. Sur smartphone, Metaio a dĂŠjĂ dĂŠveloppĂŠ une application avec Audi : lorsque le client achĂ¨te sa voiture, une appli le guide et lui ĂŠvite la fastidieuse lecture du guide utilisateur pour lui proposer Ă la place une expĂŠrience mĂŞlant la rĂŠalitĂŠ de sa prise de contact avec sa voiture et les informations dĂŠlivrĂŠes par le constructeur. Il en sera bientĂ´t de mĂŞme dans lâ&#x20AC;&#x2122;industrie, pour lancer ou rĂŠparer une machine, mais principalement pour identifier une piĂ¨ce ou une erreur. Ces technologies se passent de plus en plus des marqueurs noirs et blancs et de codes Ă barres. GrĂ˘ce au tracking 3D, dĂŠjĂ utilisĂŠ dans le marketing, un ĂŠlĂŠment support (par exemple une feuille de papier) vu Ă travers un appareil (smartphone ou tablette par exemple), sâ&#x20AC;&#x2122;enrichit dâ&#x20AC;&#x2122;un contenu qui semble superposĂŠ au rĂŠel.

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ProDUITS

ccPatrice Poibeau directeur adjoint du site Airbus de Saint-Nazaire

« La réalité augmentée nous fait gagner du temps » « Nous utilisons la réalité augmentée sur l’A380 et l’A350. Sur ces engins, nous proposons une customisation qui porte sur l’aménagement intérieur, variable selon les clients. Il y a donc de nombreux points d’accroche situés à des endroits différents d’un appareil à l’autre. Nous utilisons la réalité augmentée afin de vérifier le montage de 10 000 supports. L’opérateur projette la théorie sur la pratique. À l’aide d’une tablette, la base de données CAO qui sert à la construction de l’engin est projetée sur le montage. La maquette numérique se superpose ainsi au réel et l’opérateur voit immédiatement si les pièces sont installées correctement. C’est un gain de temps et de précision incroyable. »

La prochaine étape pour les industriels est d’adapter ces logiciels sur des lunettes intelligentes. « Le problème et la limite pour l’instant, affirme Thomas Jouhanneau, est que l’on dépend des entreprises qui fabriquent ces produits. » « Sur les Google Glass, l’image apparaît en haut à droite, tandis que chez nous, l’image est centrale et trois fois plus grande. Nous proposons deux positions pour améliorer l’ergonomie : l’utilisateur peut choisir une vision centrale ou non, selon ses besoins », souligne Khaled Sarayeddine, de la société Optinvent. Cette dernière utilise un plastique peu onéreux couplé à des miroirs transparents pour une image sans défaut et avec une grande luminosité. La caméra frontale peut reconnaître les objets grâce à une application dédiée. « C’est l’équivalent d’une tablette à réalité augmentée, mais sur des lunettes. » Autrement dit, la garantie de disposer d’un appareil efficace et polyvalent, en gardant les mains libres. Une technologie promise à un bel avenir. cm

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ccAudrey Chabal redaction@industrie-technologies.com

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Notre sélection de produits classés en 5 secteurs de référence équipements informatiques cc PAGE 46

cc équipements informatiques

logiciels cc PAGE 47

cc Ordinateurs Station de travail 27 pouces tactile

équipement de production cc PAGE 49 logistique emballage cc PAGE 50

Cette puissante station de travail tout en un est dotée d’un écran de 27 pouces tactile avec 10 points de contacts. Pour des connexions rapides, elle propose des ports Thunderbolt 2.0 haute performance en option. Le châssis facile d’accès permet d’effectuer des opérations de maintenance ou de mises à niveau sans outil ou intervention de technicien. La HP Z1 embarque les toutes dernières cartes graphiques (GPU) Nvidia. Elle est architecturée autour d’un module intégré Intel HD Graphics, de processeurs de 4e génération, de mémoire ECC et de larges capacités de stockage avec le RAID en option. Fournisseur HP (Hewlett Packard)

Centre de données industriel pour virtualisation

Vous trouverez en page 51 un lexique des unités utilisées dans cette rubrique.

Vous Pouvez adresser vos informations de presse concernant de nouveaux produits par e-mail (en joignant une photo) : produitsnouveaux@ industrie-technologies.com

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Ce centre de données industriel est une véritable infrastructure standard clé en main incluant le matériel, les logiciels, l’assemblage en usine, la configuration sur site, la documentation et l’assistance constructeur. Il est disponible en deux versions (Essentials et Essentials+) le premier est équipé de deux serveurs UCS avec une capacité jusqu’à 5 To et 25 unités de rack et le second inclut trois serveurs avec un stockage jusqu’à 9 To et 42 unités de rack. Il permet aux entreprises de réduire leur coût de possession et de faire des économies pendant le cycle de vie des actifs par la virtualisation. Fournisseur Rockwell Automation

Cette carte d’entrées/sorties numériques pour PCI Express a été développée pour une utilisation en milieu industriel sévère. Elle possède de nombreux dispositifs de protection comme une isolation galvanique jusqu’à 1 000 V ou des compteurs de contrôle. Un registre d’état visualisable permet de détecter des courts-circuits, des surchauffes et des surtensions. L’APCIe-1564 dispose de 64 entrées/sortie. Elle travaille avec une tension nominale de 24 V et un courant de sortie de 500 mA. Les ports sont protégés des effets transitoires rapides, des décharges électrostatiques et des interférences de haute fréquence. Fournisseur Addi-Data

cc Périphériques Trackball étanche ergonomique

Totalement étanche (IP68), ce trackball combine une technologie laser de la boule et l’effet Hall de la molette. Il intègre les fonctions clic gauche, milieu et droit d’une souris de bureau standard. L’anneau supérieur est amovible pour faciliter l’entretien et garantir un fonctionnement optimal indépendamment de l’environnement. L’E-50 compte également sur sa conception soignée apportant une facilité de contrôle et un confort d’utilisation. Fournisseur Fimor

cc Bureautique Vidéoprojecteur mobile compact à LED

Ce vidéoprojecteur DLP mobile professionnel se caractérise par des dimensions ultracompactes (3 cm d’épaisseur et un poids de 342 g) qui offre la possibilité à son utilisateur de le glisser dans une poche ou une sacoche. Avec une batterie rechargeable de 22 Wh offrant une autonomie allant jusqu’à 3 heures, il est le compagnon intelligent des professionnels nomades. La batterie peut même servir de chargeur d’appoint de 6 000 mAh pour recharger des périphériques mobiles comme un smartphone ou une tablette. Le S1 affiche une image digne d’une télévision de 41 pouces (104 cm) sous une distance d’un mètre seulement. L’ampoule LED utilisée promet une longue durée de vie de 30 000 heures sous une luminosité de 200 lumens avec l’affichage totale de couleurs (16,7 millions). Le son n’a pas été oublié avec une technologie propriétaire performante. Il est équipé d’un port HDMI, et l’interface MHL l’autorise à lire les contenus d’un périphérique compatible à cette norme. Le fonctionnement est instantané et permet de travailler immédiatement. Fournisseur Asus cc description

Référence Vidéoprojecteur S1 Caractéristiques Avec une hauteur

de 3 cm et un poids d’à peine 342 g, ce mini vidéoprojecteur LED mobile est idéal pour les professionnels qui souhaitent voyager légers.

cc points forts

- Il est capable d’offrir une image de 41 pouces alors qu’il n’est placé qu’à 1 mètre du mur. - Il dispose d’une batterie interne rechargeable offrant une autono mie de 3 heures de projection.

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électrotechnique cc PAGE 48

Carte E/S numériques PCI Express

Produits

cc LoGiCieLs

dâ&#x20AC;&#x2122;aPPLicatiOn simulation pour circuit imprimĂŠ

Cette suite est destinĂŠe Ă la simulation ĂŠlectromagnĂŠtique pour la conception de boĂŽtiers de circuits intĂŠgrĂŠs (IC) et de cartes de circuits imprimĂŠs (PCB). OptimisĂŠe par un moteur de simulation EM hybride par ĂŠlĂŠments finis selon lâ&#x20AC;&#x2122;approche ÂŤ pleine onde Âť (fullwave), elle effectue lâ&#x20AC;&#x2122;analyse complĂ¨te de lâ&#x20AC;&#x2122;intĂŠgritĂŠ du signal au sein dâ&#x20AC;&#x2122;une mĂŞme interface utilisateur. La solution SIwave combine plusieurs produits: SIwave-DC qui effectue lâ&#x20AC;&#x2122;analyse DC des boĂŽtiers IC et des PCB basse tension et forte intensitĂŠ, et SIwave-PI qui effectue lâ&#x20AC;&#x2122;analyse du courant alternatif pour modĂŠliser les rĂŠseaux de distribution dâ&#x20AC;&#x2122;alimentation et la propagation du bruit sur les circuits imprimĂŠs.

Gestion de production

AdaptĂŠ aux dĂŠploiements de grands systĂ¨mes en raison dâ&#x20AC;&#x2122;une meilleure rĂŠplication des processus de production dans un environnement international, ce logiciel numĂŠrise et rationalise les processus de production, depuis les ordres de fabrication et les procĂŠdures normalisĂŠes dâ&#x20AC;&#x2122;exploitation, jusquâ&#x20AC;&#x2122;aux actions correctives et Ă la surveillance pour rĂŠduire les coĂťts et les erreurs. Proficy Workflow rĂŠsout les problĂ¨mes de production en instantanĂŠ sans assistance du dĂŠpartement informatique, capture les processus manuels et automatiques avec un seul outil, sans ĂŠcrire une ligne de code. Il permet la gestion en temps rĂŠel des ĂŠquipements, la crĂŠation du lien utile entre les opĂŠrations et la maintenance, et la liaison entre la supervision et les systĂ¨mes de gestion de contenu. Fournisseur ge fanuc intelligent platforms

sĂŠcuritĂŠ des systĂ¨mes de vision

Fournisseur ansys france

erP dĂŠdiĂŠ aux Pme-Pmi

D.R.

Avec cette version de sa solution ERP, lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠditeur aide les PMI dans lâ&#x20AC;&#x2122;optimisation et la rentabilitĂŠ des ateliers de production. Avec le calcul des besoins net (CBN), le chef dâ&#x20AC;&#x2122;atelier gĂ¨re plus facilement son rĂ´le dâ&#x20AC;&#x2122;acheteur, tandis que la valorisation au rĂŠel des coĂťts de production apporte une visibilitĂŠ plus prĂŠcise de la rentabilitĂŠ. Sage 100 Industrie i7 version 7.70 offre aussi une gestion assouplie des ĂŠquivalences dans les nomenclatures, une supervision simplifiĂŠe des machines et outillages, ainsi quâ&#x20AC;&#x2122;une connexion renforcĂŠe entre la gestion commerciale et la gestion de production. Il traite les codes Ă barres, lâ&#x20AC;&#x2122;impression des ĂŠtiquettes et le suivi des stocks via un terminal mobile. Un outil de dĂŠveloppement adapte le module dâ&#x20AC;&#x2122;acquisition atelier aux besoins terrain du client. Fournisseur sage

Cette suite logicielle sâ&#x20AC;&#x2122;adresse aux entreprises dĂŠsirant protĂŠger leurs informations sensibles et se mettre en conformitĂŠ avec les rĂŠglementations industrielles (comme la directive 21 CFR Part 11), ou bien gĂŠrer un grand nombre de systĂ¨mes de vision In-Sight rĂŠpartis dans lâ&#x20AC;&#x2122;usine afin de rĂŠduire les coĂťts dâ&#x20AC;&#x2122;installation et de maintenance. Le Cognex Directory Server (CDS) sâ&#x20AC;&#x2122;appuie sur une infrastructure informatique et des protocoles standards comme LDAP, SSL et HTTPS. Le CDS centralise les autorisations dâ&#x20AC;&#x2122;accĂ¨s personnalisĂŠ de chaque utilisateur, et lorsquâ&#x20AC;&#x2122;un utilisateur tente de se connecter Ă une camĂŠra In-Sight, ses informations dâ&#x20AC;&#x2122;identification sont transmises au CDS pour authentification. La version 1.0 du CDS fonctionne avec des systĂ¨mes avancĂŠs de vision In-Sight. Fournisseur cognex

Conception et impression dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtiquettes

AdaptĂŠe Ă toutes les entreprises et administrations, cette solution simple et intuitive de crĂŠation et dâ&#x20AC;&#x2122;impression dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtiquettes est certifiĂŠe par les principaux fabricants dâ&#x20AC;&#x2122;imprimantes dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtiquettes. Elle permet de crĂŠer des applications complexes pour lâ&#x20AC;&#x2122;identification dâ&#x20AC;&#x2122;articles, cartons, palettes, documents (fiches de suivi, badges, â&#x20AC;Ś), et dâ&#x20AC;&#x2122;emplacement en entrepĂ´t. BarTender 10.1 sâ&#x20AC;&#x2122;enrichit dâ&#x20AC;&#x2122;un navigateur de sĂŠlection de codes Ă barres plus pratique et plus intuitif, avec une fonction de recherche et noms alternatifs. Les moteurs dâ&#x20AC;&#x2122;impression/application sont mieux pris en charge avec notamment la possibilitĂŠ dâ&#x20AC;&#x2122;imprimer une quantitĂŠ illimitĂŠe jusquâ&#x20AC;&#x2122;Ă lâ&#x20AC;&#x2122;annulation. A noter le codage dâ&#x20AC;&#x2122;images et de donnĂŠes binaires en codes Ă barres, balises RFID et cartes Ă puce pour les applications de sĂŠcuritĂŠ, ainsi que la crĂŠation de sources de donnĂŠes nommĂŠes sans objet spĂŠcifique. Fournisseur pixi soft

Gestion de projets

GrĂ˘ce Ă son utilisation modulaire, la simplicitĂŠ de son paramĂŠtrage et son moteur de processus, ce logiciel de gestion de projets sâ&#x20AC;&#x2122;adapte Ă tous les contextes, quels que soient le secteur ĂŠconomique, la taille de lâ&#x20AC;&#x2122;entreprise, sa problĂŠmatique et le niveau de ses utilisateurs. BasĂŠe sur les technologies HTML5 et client lĂŠger, Sciforma 6.0 est une application web sâ&#x20AC;&#x2122;utilisant depuis tout poste connectĂŠ Ă internet oĂš quâ&#x20AC;&#x2122;il se situe. Ce logiciel sâ&#x20AC;&#x2122;intĂ¨gre dans un environnement informatique existant quels que soient les systĂ¨mes dâ&#x20AC;&#x2122;exploitation, les bases de donnĂŠes, les navigateurs web ou les serveurs dâ&#x20AC;&#x2122;application. Fournisseur sciforma

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cc LOgicieLs

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Produits

cc ÉLECTROTECHNIQUE

et appareillages Luminaires fluorescents pour zones dangereuses

Plus compactes et plus résistantes que la série précédente (avec laquelle elles restent totalement compatibles), ces appliques pour zones dangereuses Ex 1/21 et 2/22 sont plus lumineuses de 10 %. Les modèles standards consomment 18 W, 36 W ou 58 W et sont équipés d’un bornier à ressort de 4 mm2, d’un câble traversant à 5 noyaux et d’un système d’arrêt d’urgence. Les luminaires EXLUX6001 peuvent fonctionner à des températures aussi basses que -30°C. Ils sont conformes à tous les critères imposés par les normes industrielles en vigueur. Le nouveau joint au silicone résiste aux produits chimiques, au rayonnement UV et garantit une protection IP67 durable. Fournisseur R.Stahl

Tableaux de distribution basse tension

Cette gamme constitue une solution d’armoires électriques et de contrôle de moteur jusqu’à 6300 A et 690 V qui offre un niveau élevé de sécurité. Elles sont équipées d’une position de test mécanique (MTP) qui répond à l’indice de service IS333. Les utilisateurs peuvent insérer ou retirer des unités fonctionnelles bien que le tableau soit sous tension. Les Capitole 40 assurent que tous les composants sont maintenus en sécurité derrière des portes fermées (IP41) en mettant à l’abri le personnel des risques potentiels d’arc électrique. Elles sont adaptées aux applications très difficiles comme dans les industries chimiques et de transformations ou l’exploitation pétrolière et gazière. Fournisseur Eaton secteur électrique

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Fibre optique pour ferroviaire

Ces connecteurs fibre optique pour réseaux ferroviaires sont les seuls qualifiés par la SNCF. Fiables et simples d’utilisation, ils sont aussi exploités pour les équipements sur voies. Particulièrement, le VGE ELIO est un connecteur à baïonnette disponible dans trois configurations et formats (4, 8 et 12 contacts). Une version à 2 contacts sera proposée prochainement. Robustes, ils peuvent être placés sur le toit d’un train, sous caisse ou à tout autre emplacement à l’extérieur du train. Fournisseur Souriau

cc énergie Alimentation 460 W à haut rendement

Mesurant 86 x 196,9 x 39,9 mm, cette alimentation de 460 W présente un rendement minimum de 92 % à 50 % de la charge nominale. Dotée d’une correction du facteur de puissance, la série comporte deux modèles à sortie +12 V avec un flux d’air arrière/avant ou avant/ arrière. Elle fonctionne sur un secteur universel (90 à 264 VAC) dans la plage de 0 à 50 °C. Les alimentations de la série D1U86G

cc energie Alimentations DC programmables

Ces alimentations DC programmables série Z+ haute tension sont proposés dans des tensions de sortie de 160, 320 ou 650 Vdc. Elles offrent une efficacité énergétique atteignant 86 %. Les unités peuvent fonctionner en mode courant constant ou tension constante et acceptent une tension d’entrée universelle (85-265 Vac). Des systèmes de puissances supérieures peuvent être obtenus en connectant jusqu’à 6 unités en parallèle dans une configuration maître-esclave. Elles répondent aux d’applications telles que les processus d’électrolyse, les véhicules téléguidés, les systèmes de test automatiques ou encore des applications générales industrielles ou de laboratoires de recherche. Tous les modèles sont programmables à partir du panneau avant ou à distance par commande intégrée USB, RS232 / RS485 ou par commande analogique. Des interfaces LAN, GPIB (IEEE488) et analogiques isolées sont également proposées. Marquée CE au titre de la directive CEM et conforme aux directives BT (basse tension) et RoHS, la série Z+ respecte la norme CE/EN55022/EN55024 ainsi que la norme NF/IEC/EN61326-1 relative aux émissions conduites (FCC partie 15-B et VCCI-B) et rayonnées (FCC partie 15-A et VCCI-A). Fournisseur TDK-Lambda

cc description

Référence Alimentations DC

programmables série Z+ Caractéristiques Cette série Z+ haute tension est proposée dans des tensions de sortie de 160, 320 ou 650 Vdc

cc points forts

- L’efficacité énergétique atteint 86 %. - Des systèmes de puissances supérieures peuvent être obtenus en connectant 6 unités en parallèle en configuration maître-esclave.

sont en boîtier standard 1U et sont refroidies par un ventilateur interne à vitesse variable. Une option de partage de courant permet de raccorder jusqu’à 8 alimentations. Diverses sécurités sont intégrées (surtensions, surintensités, surchauffe avec réenclenchement automatique) ainsi que la gestion par PMBus et une interface I2C. Le MTBF annoncé est de 635 000 heures. Fournisseur Murata Electronique

cc entraînements

Petit moteur intelligent avec communication EtherCat

Grâce à sa structure modulaire et compacte, ce moteur intelligent se destine au contrôle de la vitesse et de la position sous la c o m m u n i c a t i o n E t h e r C AT conforme au CoE (protocole d’application CAN sur EtherCAT). Il a une vitesse de 6000 rpm et un couple à l’arrêt de 97 mNm. De faible encombrement, il affiche seulement 32 mm de diamètre pour une unité intégrée d’une longueur maximale de 92,8 mm. Le contrôleur est logé dans un boîtier oblong de 46,5 mm sur 67 mm et 66 mm de profondeur. Il garantît une excellente fiabilité. Il comprend un contrôleur iPOS4808 et 7 entrées/sorties à disposition. La plate-forme graphique facilite la configuration, la mise au point et la programmation locale de l’entraînement iPOS. Le capteur de position absolu génère 4096 impulsions par tour pour assurer un contrôle avec une grande précision pouvant atteindre les 5 minutes d’arc. Il est adapté pour les appareils d’analyses médicales et de dosage ainsi que les automates de positionnement de composants, les robots de soudage, les systèmes optiques ou les drones. Fournisseur Faulhaber France

D.R.

cc Composants

Produits

cc ÉQUIpEmENTs dE pROdUCTION cc outils-outillages

Fraise pour surfaçage et dressage

Avec sa fraise équipée d’une plaquette double face à 4 arêtes de coupe, la plateforme Mill 4-15TM garantit un fraisage en surfacer-dresser à 90° de qualité. Elle est capable d’effectuer jusqu’à 15 mm de profondeur de coupe. Les arêtes de coupe ont été conçues pour assurer un contact positif en fraisage à 90° et une solution pratiquement en continu pour le retrait. Les plaquettes de la Mill 4-15TM sont proposées en versions rectifiées ou moulées avec des rayons d’angle compris entre 0,4 et 2,4 mm. Parmi les géométries, figure la GE à angles de coupe très positifs. Des plaquettes aux arêtes renforcées sont proposées pour les applications requérant des efforts importants.

Appelée X4 cette gamme de plaquettes de coupe tangentielle à quatre arêtes est destinée principalement au tronçonnage et au rainurage. Les plaquettes de type MC couvrent des largeurs d’arête de coupe de 0,5 à 3 mm et des profondeurs de coupe comprises entre 2,6 et 6,5 mm. Le diamètre des barres à tronçonner varie, quant à lui, entre 5,2 à 13 mm selon la largeur de plaquette. Les profils des plaquettes sont disponibles en versions neutres ou inclinées à droite ou à gauche. Des profils plats, R et FG sont également proposés. Le modèle X4 est disponible en nuance CP500 pour une résistance à l’usure accrue dans des conditions de coupe difficiles, et en nuance CP600, alliant dureté et résistance à l’usure. Il est compatible avec la solution Jetstream ToolingDuo, doté de deux jets de fluide de refroidissement pour minimiser la formation et optimiser la gestion des copeaux.

Plaquettes pour usinage de gorges

Cliquet rapide à manche rotatif

Fournisseur Kennametal

La série de plaquettes TDXT couvre 3 domaines d’application: usinage de gorges externes et chariotage, usinage de gorges internes et chariotage, usinage de gorges frontales et dressage. Elle est proposée en standard dans des largeurs de 3 à 8 mm. Pour l’usinage axial, le plus petit diamètre est de 18 à 20 mm, selon la largeur de l’outil, pour l’usinage interne, il se situe entre 21 et 33 mm. Les plaquettes TDXT sont obtenues par frittage de précision. Elles couvrent les fonctions des trois séries de plaquettes (TDT, TDFT et TDIT). Fournisseur Ingersoll France

D.R.

Plaquettes pour tronçonnage et rainurage

Fournisseur Seco Tools France

Le S.360 est un cliquet rapide à manche rotatif. Un mécanisme à 60 dents autorise une reprise de 0° en rotatif et de 6° en usage traditionnel ce qui facilite le travail dans les zones difficiles d’accès. Trois modèles de cliquet, 1/2, 1/4 et 3/8 de pouce sont disponibles. Ils sont proposés dans les coffrets métriques «Detection Box». Le système de verrouillage/déverrouillage de la douille s’effectue par pression du bouton sur la tête du cliquet. Un système «paume de main » permet d’appuyer sur la tête du cliquet pour augmenter la puissance de serrage, sans risque d’inversion accidentelle. Fournisseur Facom

cc maChines

Centres de tournage de grande capacité

Solides, précis, avec une bonne stabilité thermique, les ST-45 et ST-45L sont des centres de tournage de grande capacité destinés à un usage intensif. Le ST-45 présente une capacité de coupe de 648 x 1 118 mm, avec des passages atteignant 876 mm sur le tablier avant et 648 mm audessus du chariot. Le ST-45L, à long banc, offre le même diamètre de coupe de 648 mm, mais une longueur de tournage pratiquement du double, de 2 032 mm, avec des passages généreux, pour le tournage et l’alésage d‘arbres et de tubulures de grandes longueurs. Les deux machines sont équipées d’un nez de broche A2-11 et d’un alésage de 178 mm. Elles offrent un passage de barre de 165 mm, avec en option un mandrin de 457 mm et un joint tournant hydraulique. La broche tourne à un régime de 1 400 tr/ min. Elle est entraînée par une double commande vectorielle d’une puissance de 29,8 kW délivrant un couple de 2 847 Nm. Ces machines sont équipées d’une tourelle BOT, pour outils à boulonner 12 positions, fixée par serrage hydraulique. Fournisseur Haas automation

cc description

Référence ST-45 et ST-45L Caractéristiques

Tour CNC deux axes de grande capacité et destinés à un usage intensif. cc points forts

- Les machines sont équipées d’une tourelle pour outils à boulonner (BOT) de 12 positions fixée par serrage hydraulique. - Elles peuvent être équipés du système de programmation intuitif exclusif du fabricant.

cc maChines Fraiseuse grande vitesse

Fo n c t i o n n a n t e n m o d e 3 + 2 axes, munie d’une électrobroche grande vitesse, la fraiseuse Mu Tech 6 dispose d’une puissance de 23 kW avec un couple de 75 Nm, pour une vitesse maximale de 12 000 tr/ mn. Sa forte puissance à bas régime est adaptée à l’ébauche de grosses pièces puisqu’elle s’utilise en S1 (mode permanent) à partir de 3 000 tr/mn, et en S6 (pendant 40 % du temps) à 2 200 tr/mn. L’électro-broche est équipée d’une tête rotative axe B. Sa rotation de +30/-120° autorise l’usinage en vertical et en horizontal. La table de 1 000 x 600 mm est dotée d’un mouvement vertical de 560 mm. Un chariot transversal d’une course de 750 mm est surmonté d’un bélier qui se déplace de 560 mm. Fournisseur Huron

Table de façonnage polyvalente

Acceptant des supports jusqu’à 3 210 mm de large pour 3 200 mm de long, cette table de façonnage pour impression numérique Kongsberg C est équipée d’une fraise d’une puissance de 3 kW. Elle accepte une grande diversité de matériaux, du papier aux textiles, de l’ondulé aux cannelures triples, sans oublier les panneaux évidés, les plastiques, les composites d’aluminium, etc. Un modèle plus petit est également proposé pour des supports jusqu’à 3 210 x 1 600 mm. Polyvalente, la Kongsberg C est équipée de 4 modules d’outillage de haute puissance, avec un assortiment complet d’outils à grande vitesse. La configuration complète comprend à la fois le matériel, le logiciel, l’outillage et les services. Fournisseur Esko Artwork

AVRIL 2015ccN°975

Produits

cc Logistique embaLLage

Système qualitatif de conditionnement

Cette combinaison d’une peseuse associative et d’un plateau rotatif peut être équipée de bennes racleuses à ouverture et fermeture motorisées et de bennes pour gros volume, capables de recevoir 14 à 20 têtes. Avec 8 opérateurs, le Roto-Batcher tourne à 70 barquettes/minute avec seulement 1% d’écart type, grâce à la cellule de pesage à jauge de contrainte à double faisceau et au puissant logiciel de calcul. Elle assure une programmation et uen pesée rigoureuses. Fournisseur Ishida Europe

Solution flexible de séchage

Intégré dans les lignes de conditionnement à haute cadence, ce système de séchage de précision assure un flux de production fiable. Il évite de compromettre la qualité de l’étiquetage, l’efficacité du codage et l’inspection par vision. Avec ses buses réglables en fonction de la forme des produits, il offre une grande adaptabilité et un calibrage plus précis des paramètres d’exploitation. L’Optydry peut compter sur une consommation d’énergie optimisée avec un seul ventilateur contrôlé par un variateur de 7,5 ou 15 kW. Le niveau sonore inférieur à 80 dBA donne un excellent confort d’utilisation. L’ajustement du positionnement avec des indicateurs gradués, manuellement ou via un processus motorisé, répond à la demande de changements simples et rapides. Fournisseur Cermex

cc Logistique -manutention

Transpalette électrique lithium-ion La partie motrice très courte, l’EJE 112i facilite une très bonne manœuvrabilité dans les espaces étroits, aidé par sa longueur de 425 mm seulement, y compris le talon de fourche. Il affiche un poids total de moins de 300 kg avec sa batterie, pour une capacité de charge de 1,2 t et une levée standard de 122 mm. Sa dernière version est équipée d’une batterie et d’un chargeur intégrés permettant à l’opérateur de la recharger à hauteur de 50 % de sa capacité totale par simple branchement électrique en trente minutes seulement. Cette batterie est sans entretien. L’interaction entre les cellules de la batterie et avec le chariot est surveillée par le système intégré de gestion Jungheinrich, qui assure la simplicité du fonctionnement. Il est doté du système ProTracLink assurant une compensation de niveau sur les roues stabilisatrices, lors du franchissement de rampe en biais. Fournisseur Jungheinrich France

cc description

Référence EJE 112i Caractéristique Ce transpalette

électrique équipé d’une batterie 1,2t lithium-ion permet de réduire la consommation énergétique et les émissions de CO2.

N°975ccAVRIL 2015

cc points forts

- Maniable et compact grâce à un très faible déport - Manipulation simple et ergonomique de la batterie - Chargeurs de dernière génération

cc Logistique manutention Manipulateur pour produits en sacs

Cette gamme 2014 de manipulateurs de type «Posifil», permet sans aucun effort et en totale sécurité, la manutention de conditionnements de sacs alimentaires en chaînes de production, dont les masses varient selon le conditionnement à traiter (lait en poudre, semoule, graines, café, épices, ingrédients vrac, ...). Selon les applications, le manipulateur pourra être équipé d’un outil de préhension pourvu de systèmes adaptés réalisés en acier inoxydable. Tous les mouvements nécessités dans l’espace sont libres et obtenus par simple action directe de l’opérateur sur la charge ou sur l’outil. La charge est manoeuvrée, tournée pneumatiquement pour être positionnée vers son emplacement de stockage.L’équilibrage de la charge est obtenu par l’effet d’un vérin pneumatique à air comprimé sur un système à leviers. Le vérin amplifie l’action de montée et de descente qui est appliquée manuellement par l’opérateur sur l’outil de préhension ou directement sur la charge. Le vérin est alimenté par deux circuits préréglés : le premier équilibre en permanence l’outil de préhension, le second équilibre les différents poids de la charge. Fournisseur Dalmec

Profilés pour ponts suspendus et monorails

Ce système de manutention aérienne a été développé pour la configuration de ponts suspendus et de monorails sur mesure. Il se caractérise par un faible poids mort, une grande rigidité et une résistance au roulement pratiquement nulle, ce qui permet de manutentionner les charges

avec très peu d’efforts et d’obtenir une diminution sensible des bruits de déplacement. Avec à la clé une amélioration de l’environnement de travail. Cette nouvelle gamme propose six profilés différents en quatre tailles, dont deux avec ligne d’alimentation intégrée. Réalisés en aluminium anodisé, leur capacité de charge a doublé par rapport à l’ancienne génération et peut maintenant atteindre 2.000 kg. Les nouvelles jonctions des profilés, très résistantes à la torsion, n’ont pas besoin d’être situées à proximité immédiate des suspensions, qui sont fixées directement à la superstructure du bâtiment et peuvent être espacées de 8 m. Ce qui a pour conséquence de baisser le nombre de suspensions à mettre en œuvre, d’offrir une plus grande liberté en phase d’étude de projet et de contribuer à réduire les coûts d’intégration. En fonction de l’application, deux modèles de sont proposés pour recevoir les palans à chaîne de la série DC, des appareils de manipulation ou le nouvel équilibreur électrique D-BE. Fournisseur Demag Cranes & Components

Modèle de mât pour chariot élévateur

Ces modèles de mâts redessinés de chariots élévateurs offrent une meilleure visibilité pour l’opérateur et le prolongement de leur durée de vie. Les vitesses de descente du mât ont été augmentées pour optimiser la productivité. Le champ de vision panoramique est de 180 degrés. Les modifications de conception accroissent la rigidité du mât et le cycle d’utilisation des flexibles hydrauliques. Les temps de maintenance et de réparation en sont réduits significativement. Fournisseur Yale Europe Materials Handling

D.R.

cc embaLLage

Produits

cc marquage

Lecteur de codes 2D en boĂŽtier compact

D.R.

Ces lecteurs dâ&#x20AC;&#x2122;identification automatique de codes 2D apportent un panel de prĂŠtraitements tels que la correction de niveau de contraste et de luminositĂŠ. AssociĂŠs Ă des outils de filtrages des images, ils permettent dâ&#x20AC;&#x2122;optimiser la capture dâ&#x20AC;&#x2122;images. Un nouvel algorithme sĂŠlectionne les conditions optimales de capture selon lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtat du code. La sĂŠrie SR-750 est composĂŠe de 4 modĂ¨les sâ&#x20AC;&#x2122;adaptant Ă lâ&#x20AC;&#x2122;application comme la lecture de minuscules codes imprimĂŠs ou la lecture de codes Ă une grande distance. Leur rĂŠsolution sâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtend selon les modĂ¨les de 0,082 mm Ă 0,19 mm et leur distance focale de 38 Ă 250 mm. Ils sont ĂŠquipĂŠs de diverses interfaces de communication (EtherNet/ IP, TCP/IP, Profinet, FTP, RS-232C ou PoE). Fournisseur Keyence

Les unitĂŠs de mesure systĂ¨me internAtionAL A.................................................................... ampĂ¨re A/m ............................ ampĂ¨re par mĂ¨tre Bq .......................................................... becquerel Â°C.................................................. degrĂŠ Celsius C ................................................................. coulomb cd ................................................................ candela cd/m2 ...................... cd par mĂ¨tre carrĂŠ F............................................................................ farad h .......................................................................... heure H.......................................................................... henry Hz......................................................................... hertz J ..............................................................................joule K .......................................................................... kelvin kg .................................................... kilogramme lm .................................................................... lumen lx ................................................................................. lux m....................................................................... mĂ¨tre m2.................................................... mĂ¨tre carrĂŠ m3..................................................... mĂ¨tre cube m/s............................ mĂ¨tre par seconde m/s2 ................................m/s par seconde min ..............................................................minute N ................................................................... newton nm .................................................... nanomĂ¨tre Pa ..................................................................... pascal rad .................................................................. radian s ................................................................... seconde ps ................................................... picoseconde T .............................................................................tesla

V ................................................................................ volt VA ..................................................... voltampĂ¨re W........................................................................... watt Wb ...................................................................weber â&#x201E;Ś ............................................................................ ohm Autres abrĂŠviations Ă&#x2026;.............................................................. angstrĂśm atm............................................... atmosphĂ¨re bar ........................................................................... bar dB .................................................................. dĂŠcibel dpi ....................................... point par pouce g ..................................................................gramme cal .................................................................. calorie ch ...............................................cheval vapeur c/s ................................. cycle par seconde eV ....................................................ĂŠlectronvolt Go ........................................................ giga-octet gr ........................................................................ grade Kbit .......... kilobit (1 Kbit=1 024 bits) km/h......................kilomĂ¨tre par heure Ko ........................................................... kilo-octet kWh......................................... kilowattheure l ..................................................................................litre Mo ................................................... mĂŠga-octet Mx ............................................................. maxwell Po ........................................................................ poise t ...........................................................................tonne tr.........................................................................................................................tour tr/min ............................. tour par minute

ĂŠtiquette de sĂŠcuritĂŠ pour donnĂŠes critiques

avec des marquages dissociĂŠs et personnalisables de type logos, images, textes, code-barres traditionnels, codes QR et numĂŠros de sĂŠrie. Le contrĂ´le qualitĂŠ se traduit en cas de manipulation par une

Cette ĂŠtiquette se comporte comme un joint traditionnel et respecte lâ&#x20AC;&#x2122;intĂŠgritĂŠ complĂ¨te des donnĂŠes. Elle est imprimĂŠe numĂŠriquement sur ses 2 faces

marque indĂŠlĂŠbile sur le support. Les ĂŠtiquettes Diosecure ont ĂŠtĂŠ conĂ§ues pour tenir compte des conditions de fabrication et des procĂŠdĂŠs employĂŠs. Elles apportent chacune une identitĂŠ unique. Lâ&#x20AC;&#x2122;information contenue dessus peut ĂŞtre liĂŠe Ă une base de donnĂŠes centralisĂŠe pouvant certifier lâ&#x20AC;&#x2122;origine ou lâ&#x20AC;&#x2122;authentification du produit. Fournisseur Inotec France

Imprimante ĂŠconomique couleur

Avec des encres pigmentaires au sĂŠchage rapide, cette imprimante crĂŠe des ĂŠtiquettes rĂŠsistantes avec des codes-barres pour les industries pharmaceutiques, des bracelets patients pour les hĂ´pitaux ou des ĂŠtiquettes dâ&#x20AC;&#x2122;informations colorisĂŠes. Compacte, ergonomique et rapide, elle dĂŠlivre facilement des impressions en totale autonomie. La TM-C3500 profite de la technologie DuraBrite Ultra et de ses cartouches dâ&#x20AC;&#x2122;encres sĂŠparĂŠes pour diminuer les coĂťts par ĂŠtiquette. Fournisseur Epson France

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AVRIL 2015ccNÂ°975

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N°975ccavril 2015

18/03/15 11:10

cahier technique Les charbons actifs pour piéger les molécules indésirables ccréalisé par

ccYann Ladoucette IngénIeur TechnIcocommercIal chez oxbow

D. R.

Chimiste, il a travaillé en R&D sur plusieurs technologies séparatives et de filtration pendant 12 ans, au sein de différentes entreprises productrices de charbons actifs. Son expertise dans le domaine du traitement des fumées et de la dépollution des sites et sols est reconnue. Il est responsable applications chez Oxbow l’un des leaders mondiaux dans le secteur du charbon et outsider dans le domaine du charbon actif. Il s’est appuyé, pour cet article, sur la thèse de Frédéric Cosnier à l’université de Lorraine, à Nancy.

es Égyptiens et les Sumériens utilisaient déjà le charbon de bois comme réducteur 3 750 ans av. J.-C. pour la fabrication du bronze ! Il a ensuite été utilisé en Égypte comme adsorbant, pour capter les odeurs des blessures en putréfaction, 1 550 ans av. J.-C. Il a pourtant fallu attendre le début du xxe siècle pour que sa commercialisation apparaisse, avec des charbons actifs issus du bois et de la tourbe. C’est la Première Guerre mondiale et l’utilisation des premiers masques à gaz qui ont permis le développement des charbons actifs issus de noix de coco. Depuis, leur utilisation s’est répandue dans les procédés de purification des produits issus des industries chimique, pharmaceutique et alimentaire, ainsi que dans la production d’eau potable ou le secteur biomédical. cm

AVRIL 2015ccN°975

cahier technique

Fig. 1

À chaque application, son charbon actif

La production du charbon actif par activation physique

N°975ccAVRIL 2015

Le procédé d’obtention du charbon actif par activation physique est le plus répandu. Nécessitant deux combustions, il est relativement énergivore car il nécessite deux combustions.

charbons actifs granulaires, c’est pourquoi on observe le développement d’autres formes physiques telles que les fibres et leurs dérivés : tissus et feutres.

1. actiVatiOn PhYSique Une obtention en deux étapes Les charbons actifs sont produits à partir de précurseurs organiques riches en carbone, principalement des matériaux ligno-cellulosiques (bois, noyaux de fruits, coquilles de noix…) ou minéraux (tourbe, houille, lignite…). La préparation de charbons actifs peut être réalisée selon deux procédés distincts: l’activation physique ou thermique et l’activation chimique. La préparation de charbons actifs par des procédés dits physiques se déroule en deux étapes: la pyrolyse, ou carbonisation du précurseur, suivie d’une gazéification contrôlée. La carbonisation induit le dégagement des espèces provenant de la dégradation et la production d’un

D. R.

énérique, le terme charbon actif (CA) regroupe les dérivés carbonés poreux obtenus par traitement d’un carbonisat par un gaz oxydant, ou par carbonisation d’un précurseur carboné imprégné d’un agent desséchant. Les matériaux ainsi obtenus présentent une importante porosité et une aire spécifique interne élevée, utilisées pour piéger les molécules que l’on souhaite filtrer. Désormais, la principale application des charbons actifs réside dans les processus d’adsorption des molécules en phase gazeuse ou liquide. Ce phénomène d’adsorption est dû à l’existence de forces physiques de type Van der Waals, induisant une plus forte concentration de l’adsorbat à l’interface que dans le fluide. L’adsorption peut également être causée par la formation de liaisons de type covalentes entre les sites actifs présents à la surface du charbon et l’adsorbat, ce qui s’apparente à un phénomène de chimisorption notamment par l’imprégnation des charbons actifs au moyen d’agents chimiques pour créer une liaison forte avec des molécules très volatiles. L’efficacité d’un charbon dépend donc non seulement de la surface accessible sur laquelle a lieu l’adsorption physique, mais aussi de la présence de sites actifs privilégiant la chimisorption. Il est donc important de connaître parfaitement les paramètres texturaux d’un charbon actif, ainsi que la nature de sa chimie de surface afin d’adapter le matériau aux propriétés d’usages visées. Certaines applications avancées nécessitent l’emploi de matériaux plus sophistiqués que les classiques

F. RObeRt

Les filtres à charbon actif sont utilisés dans de nombreuses industries, de l’agroalimentaire à la pharmacie en passant par la chimie ou la dépollution. En faisant varier les matériaux de base et les paramètres des procédés de fabrication, on peut adapter précisément les caractéristiques du charbon actif à la nature des molécules qu’il devra piéger.

LeS charbOnS actiFS

Fig. 2

La production du charbon actif par activation chimique

cc Ce qu’il faut retenir

cLa structure poreuse d’un charbon actif dépend du précurseur, mais également du processus d’activation et de sa durée. On peut ainsi créer une très grande variété de charbons actifs avec différents volumes et surfaces de captation. cPlutôt que la surface, c’est le volume des micro et mésopores qui détermine les capacités d’adsorption. cL’aptitude d’un charbon actif pour une application dépend de la distribution en taille de pores.

tion du volume poreux. À ce stade, il y a peu de différence entre les deux agents activants, même si la mésoporosité se développe un peu plus en présence de vapeur d’eau. Lorsque le degré d’activation augmente, la différence au niveau de la porosité créée par les deux agents activants s’accentue. Il est généralement admis que le dioxyde de carbone favorise la formation d’un réseau microporeux, alors que la vapeur d’eau génère des pores plus larges. On observe ainsi le développement d’une méso et d’une macroporosité plus importante.

F. RObeRt

2. actiVatiOn chiMique Une technique peu énergivore

D. R.

Moins énergivore, que la fabrication par activation physique, l’obtention par activation chimique impose la manipulation de produits, dont certains se sont révélés toxiques.

résidu solide riche en carbone, caractérisé par une structure poreuse rudimentaire. Les paramètres de la carbonisation, comme la vitesse de chauffe, la température finale et la durée, permettent de contrôler le résultat. Pour améliorer les caractéristiques texturales du carbonisat, il est nécessaire de le soumettre ensuite à une étape d’activation. Celle-ci consiste à ouvrir la porosité initiale par gazéification contrôlée via de la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone ou un mélange des deux (Fig. 1). Le développement de la porosité d’un carbonisat donné activé est différent selon la nature du gaz oxydant. Lors de l’étape initiale de la phase d’activation, les résidus de la carbonisation sont brûlés. C’est ce qui permet l’ouverture des pores partiellement fermés par ces carbones désordonnés, et qui entraîne donc une augmenta-

Lorsqu’on recourt à l’activation chimique, le précurseur est préalablement broyé, puis imprégné avec une solution concentrée d’un agent chimique. Il est ensuite chauffé entre 400 et 800 °C, avant d’être rincé pour éliminer l’agent chimique en excès (Fig. 2). Ce type d’activation présente plusieurs avantages. D’une part, l’activation chimique est réalisée en une seule étape et à des températures moins élevées, d’où un coût énergétique plus faible. D’autre part, le rendement en charbon actif avec l’activation chimique est plus important. De plus, les matériaux ainsi manufacturés peuvent avoir une surface spécifique élevée, une microporosité bien développée avec éventuellement une répartition de taille de pores étroite. Enfin, l’activation chimique conduit à une réduction importante du taux de matières minérales. En revanche, l’introduction d’impuretés minérales dans la porosité du charbon actif nécessite un lavage pour les extraire. Par ailleurs, un investissement important est nécessaire pour récupérer l’excès d’agents chimiques utilisés lors de l’imprégnation. L’inconvénient majeur de cette méthode est lié à la corrosivité du procédé. Différents agents chimiques peuvent être utilisés pour favoriser la déshydratation du matériau préalable à sa dégradation et à sa repolymérisation (aromatisation du squelette carboné). Ils réduisent aussi la formation de goudrons et d’autres produits volatils, ce qui explique les rendements d’activation élevés. AVRIL 2015ccN°975

cahier technique

Fig. 3

Les fibres à charbon actif tion de la taille des pores très étroite (proche de 0,7 nm pour NaOH). Néanmoins, la texture poreuse peut varier avec le rang du charbon précurseur. En effet, les charbons de bas rang développent des pores plus larges et présentent une distribution de taille de pores plus étendue que les charbons de haut rang.

3. LeS FibreS de charbOnS actiFS Des propriétés qui génèrent un intérêt croissant

F. RObeRt

Un intérêt croissant entoure depuis quelques années de nouveaux types de matériaux, en particulier les fibres activées. Celles-ci sont utilisées comme adsorbants dans la purification de l’air ou de l’eau. Elles sont produites à partir de différents précurseurs comme la cellulose recyclée (viscose rayonne), les résines phénoliques (Kynol), les polyacrylonitriles (PAN), les fibres issues de brais de houille ou de pétrole et plus récemment les fibres aramides (Nomex et Kevlar). Les fibres activées ont des propriétés très intéressantes par rapport aux charbons actifs granulaires. En effet, elles disposent d’une structure poreuse homogène (principalement microporeuse). Par ailleurs, en raison de leur faible diamètre (typiquement de l’ordre de 10 µm) et de leurs micropores qui sont directement connectés à la surface, elles permettent des cinétiques d’adsorption plus rapides que les charbons granulaires (Fig. 3).

Les filtres composés de grains agglomérés plus ou moins fins s’opposent fortement au passage du fluide à filtrer. Au contraire les fibres, de par leur forme tubulaire, guident le flot et limitent la perte de charge.

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Fig. 4

Structure d’un charbon actif

F. RObeRt

Historiquement le principal activant chimique utilisé à large échelle fut le chlorure de zinc ZnCl2. Il est aujourd’hui abandonné, en raison de problèmes environnementaux liés à la toxicité des composés résiduels dérivés du zinc. Ce procédé, simple à mettre en œuvre permettait d’obtenir des charbons actifs avec une large porosité. Pour un précurseur donné, la distribution de tailles de pores était principalement déterminée par le degré d’imprégnation. En effet, plus la concentration en chlorure de zinc dans le matériau de départ était élevée, plus le diamètre moyen des pores du charbon final était important. L’acide orthophosphorique H3PO4 est largement employé dans l’industrie pour imprégner les précurseurs ligno-cellulosiques. À savoir : le bois mais aussi des coquilles de noix, des fibres de carbone ou plus récemment encore des matériaux synthétiques tels que les polymères. En général, les charbons actifs résultants d’une activation à l’acide phosphorique ont des pores plus petits que ceux activés avec le ZnCl2. Les hydroxydes de métaux alcalins, potassium KOH et sodium NaOH, sont aussi utilisés. Ces milieux basiques sont utilisés soit pour activer les anthracites, soit pour transformer des charbons préalablement carbonisés. Ce sont des agents très efficaces qui permettent de préparer des charbons actifs caractérisés par une aire spécifique supérieure à 2 000 m2/g et par une réparti-

Le modèle dit du « papier froissé » permet de visualiser les parois des pores, formées par des domaines d’orientation moléculaires (DOM). Également connu sous le nom de « slit-shaped model » il permet de constater que les micropores peuvent être considérés localement comme étant en forme de fente. (USb : unité structurale de base)

LeS charbOnS actiFS

Fig. 5

Différents types de pores

4. Structure PhYSique La morphologie détermine l’efficacité du filtrage Tous les charbons actifs sont constitués de carbone, d’une faible quantité d’hétéroatomes (principalement de l’hydrogène et de l’oxygène) et de matière minérale. La principale caractéristique d’un charbon actif est sa structure poreuse, à savoir la fois la surface spécifique accessible par telle ou telle molécule sonde, la distribution de la taille des pores et leur forme géométrique moyenne. La structure d’un charbon actif correspond à celle d’un carbone non graphitisable. Ce type de matériau se forme lorsque la carbonisation du précurseur organique ne passe pas par un état fluide. La structure macromoléculaire du précurseur est alors conservée après la carbonisation. Le traitement thermique ne permet la perte que de petites molécules par dégradation. Il favorise la formation de liaisons qui empêchent la fusion du matériau et préviennent son réarrangement, favorisant la formation de la texture poreuse. Durant la pyrolyse, les hétéroatomes tels que l’hydrogène, l’oxygène et l’azote sont éliminés sous forme de matières volatiles. Ces réactions de dégradation introduisent un réarrangement des atomes de carbone, qui forment des empilements de couches polyaromatiques planes liés entre eux de façon aléatoire. L’arrangement irrégulier de ces feuillets génère des interstices, qui peuvent être remplis ou bloqués par des goudrons ou d’autres produits de décomposition. Ce sont ces carbones désorganisés et mal identifiés qui réagiront les premiers au cours du processus d’activation. Les scientifiques Oberlin et Rouzaud ont proposé un modèle de charbon actif de type « papier froissé » formé d’unités polyaromatiques planes, les unités structurales de base (USB), regroupées au sein de domaines d’orientation moléculaire (DOM). L’orientation relative dans l’espace de ces derniers ménage des pores dont la paroi est formée par un DOM (Fig. 4). Les pores sont classés selon leurs diamètres en trois catégories : les micropores, de largeur inférieure à 2 nm, les mésopores et les macropores, de largeur supérieure à 50 nm. L’adsorption dans un charbon actif a principalement lieu dans les micropores. Toutefois, la mésoporosité et la macroporosité jouent également un rôle essentiel dans le processus d’adsorption (Fig. 5).

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Les fibres activées peuvent être utilisées sous forme de feutres, tissus ou sous formes consolidées grâce au développement de nouvelles techniques de mise en forme. Elles permettent de réduire la taille des unités d’adsorption et offrent une plus grande efficacité dans la récupération de certains composés organiques volatils.

La représentation de Rodriguez-Reinoso et Linares-Solano met en scène le transport et la répartition, assurée par les macropores et les mésopores, de l’adsorbat vers les micropores, qui représentent 90 à 95% de la surface totale d’un charbon actif. Un gramme de charbon actif a une surface spécifique comprise entre 400 et 2500 m², suivant son taux de porosité.

Par ailleurs, plus le taux de macropores est important, plus la densité du matériau est faible. Ce qui peut avoir un effet négatif sur la capacité lorsqu’elle est exprimée en masse par volume de réacteur. Les mésopores servent de passage vers les micropores, et sont aussi l’endroit où apparaît la condensation capillaire. Les micropores constituent 90 % à 95 % de la surface interne. C’est à ce niveau de la texture que l’adsorption de gaz a lieu. En effet, leurs faibles tailles génèrent des forces attractives importantes entre l’adsorbat et l’adsorbant, ce qui a pour conséquence leur remplissage aux très faibles pressions relatives. La structure poreuse d’un charbon actif dépend non seulement du précurseur mais également du processus d’activation et de la durée d’activation. On peut accéder ainsi à une très grande variété de charbons actifs avec différentes surfaces et volumes poreux. L’aptitude d’un charbon actif pour une application spécifique dépend de la distribution en taille de pores : ainsi, les charbons microporeux sont optimaux pour l’adsorption de gaz ou de vapeurs. Les charbons développant un réseau mésoporeux et une macroporosité importante sont en revanche préférables pour l’adsorption en phase liquide.

5. cOMPOSitiOn chiMique Les interactions chimiques peuvent affecter l’adsorption Les propriétés d’adsorption d’un matériau carboné dépendent de sa texture poreuse, mais également de sa composition chimique. Ainsi, les éléments minéraux liés aux cendres ou encore les hétéroatomes tels que AVRIL 2015ccN°975

cahier technique LeS charbOnS actiFS

Fig. 6

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Structures possibles de fonctions de surface oxygénées

Les différents types de groupements fonctionnels oxygénés susceptibles d’être rencontrés sur les bords des unités structurales de base (USb). On considère que les fonctions (a) à (e) déterminent le caractère acide d’un charbon actif. L’existence de groupements carbonyles isolés (f) est possible tout comme la présence de quinone (g). enfin, l’oxygène peut parfois être simplement substitué à un atome de carbone périphérique donnant ainsi lieu à des fonctions éthers (h) difficilement détectables.

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ceptibles d’être rencontrés sur les bords des USB sont généralement divisés en deux groupes: les groupements fonctionnels présentant un caractère acide et ceux présentant un caractère basique en solution (Fig. 6). S’il existe de nombreuses méthodes permettant de caractériser les différentes fonctions acides de surface, la caractérisation des groupements basiques est beaucoup plus sommaire et est sujette à controverse. Traditionnellement, on attribue la nature basique du charbon, d’une part, aux électrons délocalisés sur les USB et d’autre part à des fonctions du type γ-pyrone, chromène (Fig. 7) et également aux fonctions dicétone et quinone. D’une manière générale, on admet que les charbons préparés à basses températures (400-500 °C) Fig. 8

Fonctionnement d’un filtre d’habitacle à charbon actif

Le filtre d’habitacle comporte trois couches de fibres de densités différentes et une couche de charbon actif. Après un blocage des plus grosses particules par le préfiltre, le cœur du filtre, composé d’une couche de microfibres chargées en électricité statique, capte les particules respirables les plus fines. La couche de charbon actif retient quant à elle les molécules nocives et malodorantes.

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l’oxygène, l’hydrogène ou l’azote présents sous la forme de groupements fonctionnels de surface peuvent affecter significativement les propriétés d’adsorption d’un charbon actif, en raison d’interactions spécifiques entre elles et l’adsorbat. Le caractère acide ou basique d’un charbon actif est attribué essentiellement à l’existence de ces groupements fonctionnels, auxquels s’ajoutent l’effet de la matière minérale et éventuellement le caractère hydrophobe du réseau graphitique. Le taux de cendres résiduel dans un charbon actif peut varier de moins de 1 % en masse, lorsque le précurseur est relativement pur, à plus de 10 %, lorsque le précurseur est un charbon naturel (type tourbe, lignite ou anthracite). Ces cendres sont principalement des silicates ou des aluminosilicates. Dans une moindre mesure, il peut aussi s’agir du calcium, du magnésium, du fer, du potassium, du sodium et des traces de zinc, de plomb, d’étain et de cuivre. Avec les précurseurs lignocellulosiques, le taux résiduel est compris entre 1 % et 3 % et les cendres sont des oxydes de silicium, magnésium, calcium, fer, aluminium et sodium. Bien que ces dérivés minéraux jouent un rôle dans les processus d’adsorption, il est négligeable par rapport à celui des fonctions de surface. Tout comme pour les cendres minérales, la nature et la diversité des fonctions de surface dépendent fortement du matériau précurseur, ainsi que de son mode de transformation. Bien que les sites associés aux fonctions de surface ne constituent qu’une faible partie de l’aire spécifique d’un charbon actif, ils peuvent affecter considérablement ses capacités d’adsorption. Ces fonctions superficielles sont principalement liées à la présence d’atomes d’oxygène et d’hydrogène. On peut influer sur la nature et la quantité de ces fonctions de surface à l’aide de post-traitements appropriés. Ainsi, d’importantes quantités d’oxygène peuvent être fixées à la surface d’un charbon actif en le soumettant à un traitement oxydatif. Les agents oxydants utilisés peuvent être gazeux (oxygène, ozone, air, vapeur d’eau, dioxyde de carbone) ou liquides (acide nitrique, acide sulfurique, eau oxygénée, hypochlorite de sodium). Les groupements de surface types fonctions oxygénées sus-

Fig. 7

Les groupements fonctionnels oxygĂŠnĂŠs Ă caractĂ¨re basique

F. RObeRt

Les groupements fonctionnels oxygĂŠnĂŠs caractĂŠrisent les charbons actifs basiques destinĂŠs Ă capter les molĂŠcules acides, tandis que les charbons actifs acides captent des molĂŠcules basiques.

contiennent plutĂ´t des fonctions acides, alors que ceux prĂŠparĂŠs Ă plus haute tempĂŠrature (800-1 000 Â°C) sont plutĂ´t basiques.

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6. aPPLicatiOnS Des utilisations tous azimuts De nos jours, lâ&#x20AC;&#x2122;utilisation des filtres Ă charbon est courante dans toutes les filiĂ¨res qui manipulent des produits toxiques. En milieu hospitalier, les salles dâ&#x20AC;&#x2122;opĂŠration sont assainies par des filtres Ă charbon pour neutraliser les gaz anesthĂŠsiques. La cinquiĂ¨me directive europĂŠenne pour lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠlimination des perturbateurs endocriniens prĂŠconise lâ&#x20AC;&#x2122;utilisation de charbons actifs couplĂŠs aux membranes filtrantes, pour leur efficacitĂŠ Ă de faibles concentrations de polluants, leur simplicitĂŠ, ainsi que leur coĂťt modique. Les produits dâ&#x20AC;&#x2122;assainissement de lâ&#x20AC;&#x2122;eau (chlore, ozone, bioxyde de chlore, permanganateâ&#x20AC;Ś) tous toxiques, peuvent ĂŞtre ĂŠliminĂŠs facilement par des filtres Ă charbons actifs. DĂŠjĂ connu sous le nom dâ&#x20AC;&#x2122;additif E153 comme colorant alimentaire ou cosmĂŠtique (rĂŠglisse, caviar, mascara), le charbon actif, Ă fort pouvoir colorant, couplĂŠ Ă du noir de charbon non activĂŠ vĂŠgĂŠtal sera utilisĂŠ Ă lâ&#x20AC;&#x2122;avenir, par exemple dans lâ&#x20AC;&#x2122;industrie des pneumatiques automobiles, pour remplacer le noir de pĂŠtrole. La nouvelle norme sur les rejets en cheminĂŠe des sites industriels des COV (20 mg/Nm3 max) et des polluants (mercure, dioxines, PCB, HAP et benzĂ¨ne) va favoriser lâ&#x20AC;&#x2122;utilisation des filtres Ă charbon actif. DĂŠjĂ prĂŠsent dans les plaquettes de freins ou les canisters pour la rĂŠcupĂŠration continue des vapeurs dâ&#x20AC;&#x2122;essence, on retrouve le charbon actif dans les super-condensateurs des voitures ĂŠlectriques. DĂŠjĂ bien implantĂŠ dans les filtres des carafes dâ&#x20AC;&#x2122;eau purifiĂŠe, le charbon actif, connu pour rĂŠguler les troubles digestifs et notamment la production trop importante de gaz ou des toxines, est dĂŠsormais prĂŠconisĂŠ en complĂŠments alimentaires pour lâ&#x20AC;&#x2122;homme et les animaux pour rĂŠduire lâ&#x20AC;&#x2122;adsorption des graisses. cm AVRIL 2015ccNÂ°975

cahier technique LeS charbOnS actiFS

POUR ALLER PLUS LOIN Depuis quelques années, les charbons actifs ont trouvé de nouvelles applications dans la filtration et la purification des liquides et des gaz. Une grande partie de la R&D entourant la nature et l’utilisation de charbons actifs est dispersée dans la littérature et sur Internet… Dans le livre Activated Carbon, une attention particulière est accordée aux différentes formes de carbone activé (charbon actif, fibres, vêtements, feutres et monolithes). Une utilisation efficace du charbon actif nécessite une connaissance précise de la structure poreuse (distribution de taille de la porosité), de la nature chimique des fonctions de surface, et de la dynamique d’adsorption. Cet ouvrage, qui regroupe toutes ces connaissances, est donc une lecture essentielle pour les chimistes du solide et les ingénieurs, tant dans le milieu universitaire que l’industrie, pour choisir correctement le charbon actif adapté à l’utilisation envisagée. cm

Vocabulaire professionnel c

PRÉCURSEUR

CARBONISAT

ADSORBAT

ADSORPTION

CHIMISORPTION

MACROPOROSITÉ

MÉSOPOROSITÉ

MICROPOROSITÉ

Colloque Journées scientifiques du GFEC

Tous les ans, un laboratoire ou un centre de R&D industriel, membre du Groupe français d’étude du carbone (GFEC), organise un colloque. Il comprend d’une part des exposés pédagogiques généraux et de mise au point centrés sur un thème spécifique, et d’autre part des communications données souvent par les étudiants en cours de thèse sur leurs recherches en cours. Cette rencontre annuelle, dont l’édition 2015 aura lieu du 18 au 21 mai, aux Karellis (Savoie), est un des rares événements en France où l’on traite en français de la science des matériaux carbonés et des charbons actifs. Le GFEC regroupe une trentaine de laboratoires publics et une vingtaine de départements R&D industriels. C’est un lieu de formation pour les étudiants et jeunes chercheurs, et un lieu d’interaction entre recherche fondamentale et recherche finalisée. Il est aussi un relais national des actions de communication scientifique engagées au niveau international par l’European Carbon Association. http://www.gfec.cemes.fr/ cm

Vidéo

Rendre l’eau transparente Le professeur Paul Gravejat, de l’École des mines de Douai, montre comment fonctionne l’adsorption de composés organiques en suspension dans l’eau par du charbon actif, dans des réacteurs statiques ou dynamiques. Charbon actif

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industrie-techno.com

Composé organique naturel ou synthétique initial, servant après traitement à fabriquer du charbon actif. Produit de carbonisation du précurseur qui, au cours de sa carbonisation, n’est pas passé par un état fluide. L’absence de phase liquide fait qu’il conserve la forme du précurseur, dans une taille réduite. Fluide liquide ou gazeux que l’on souhaite purifier. en baignant les porosités du charbon actif, il y laisse ses molécules indésirables. Phénomène de surface par lequel des atomes ou des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur une surface solide selon divers processus plus ou moins intenses grâce aux interactions de Van der Waals.

Phénomène d’adsorption dont le mécanisme s’interprète par des interactions chimiques. Il y a mise en commun d’électrons entre les atomes superficiels du solide et les molécules du fluide, qui sont ainsi activées. Réseau des pores dont la largeur est supérieure à 50 nm

Réseau des pores dont la largeur est comprise entre 2 et 50 nm Réseau des pores dont la largeur est inférieure à 2 nm

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Livre Mieux utiliser le charbon actif

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LA FABRIQUE DE L’INNOVATION ccTHIBAUT DE JAEGHER DIRECTEUR DE LA RÉDACTION

tdejaegher@industrie-technologies.com

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vec Apple, on a toutes les chances de taper à côté lorsqu’on commente ses derniers lancements. À chaque fois, on reproche à cette entreprise de ne susciter aucune rupture technologique, de n’apporter ﬁnalement rien de neuf sur le marché de l’électronique grand public et en général, en jouant les Cassandre, on se trompe dans les grandes largeurs. Personne n’avait compris la puissance d’iTunes lors du lancement de l’iPod (1). Personne n’avait senti la puissance du système des applications lorsque l’iPhone (2) a vu le jour. Personne n’avait pensé que les tablettes allaient supplanter les PC lorsque l’iPad (3) a été présenté. On mesure aujourd’hui combien ces certitudes étaient erronées. cc Apple

est en train d’adopter tous les codes propres au monde du luxe

Donc, commenter les derniers lancements de la ﬁrme à la pomme impose de rester prudent et humble. Et de se poser une question : où se niche l’innovation cette fois-ci ? Certes, l’Apple Watch (4) ne changera la vie de ses utilisateurs en termes d’organisation ou d’accès à l’information comme l’a permis l’iPhone. En revanche, elle est bel et bien un marqueur, ou plutôt un révélateur. Elle acte un change-

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ment majeur, en révélant un nouveau positionnement de la marque Apple en tant que marque de luxe, ou, a minima, en tant que marque premium. Apple, désormais, ne se voit plus seulement comme une tech company. Plusieurs signaux nous avaient alertés sur ce mouvement. L’arrivée de Patrick Pruniaux (5), en charge de la marque Tag Heuer chez LVMH depuis sept ans, par exemple : recruté pour doter l’Apple Watch d’un esprit « Swiss made ». Apple a également débauché Paul Deneve (6), l’ancien PDG de la marque de prêt à porter Yves Saint-Laurent, comme vice-président pour les projets spéciaux (ce qui laisse penser que la montre n’est qu’un premier pas dans cet univers premium). Enfin, il y eut le recrutement d’Angela Ahrendts (7), ex-PDG de Burberry, à laquelle on a confié toute la partie distribution, les Apple Store, en dur et on line. Tous ces signaux montrent qu’Apple est en train de négocier un tournant. La firme californienne a pris conscience que son meilleur actif est sa marque, elle entend construire (et capitaliser) autour d’elle. En maintenant les valeurs qui ont fait son succès : perfection des produits, simplicité des usages et design épuré. Autant de codes que pourrait adopter n’importe quelle marque de luxe. CQFD. cm

BRUNO LEVY POUR IT ; D. R.

APPLE Avec sa watch, la tech company joue les marques de luxe

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