PLAN 2007-6 - Ordre des ingénieurs du Québec

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DOSSIER INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES Garder la forme Rencontre avec les fondateurs d'un laboratoire spécialisé dans la conception de composantes en alliages à mémoire de forme, des matériaux ayant de formidables propriétés élastiques qui peuvent reprendre leur forme initiale. Jean-Marc Papineau Au cours de la prochaine décennie, il devrait être possible d'implanter dans le corps humain une endoprothèse vasculaire, familièrement appelée stent, qui se déploiera lentement durant une période d'une trentaine de jours. Cette prothèse renfermera deux matériaux superposés, un anneau ajouré fait en alliage titane-nickel à l'intérieur, et un polymère à l'extérieur. L'alliage métallique exercera une pression vers l'extérieur pour ouvrir la prothèse, tandis que le polymère résistera à cette pression. Grâce au fluage, le polymère perdra ses propriétés au fil du temps, selon une période préprogrammée, en fonction des besoins médicaux. « La phase d'essais cliniques de ce produit débute prochainement à l'Institut de cardiologie de Montréal», affirme l'ingénieur Vladimir Brailovski, cofondateur du Laboratoire sur les alliages à mémoire et les systèmes intelligents (LAMSI) de l'École de technologie supérieure. métaux pour pouvoir travailler avec ces matériaux. » Comme démarche préalable à toute recherche dans ce domaine de pointe, les chercheurs du LAMSI ont mis au point leurs propres outils. Ils ont ainsi élaboré une loi des matériaux à partir de laquelle on peut prédire la réponse d'un alliage à mémoire de forme à des changements thermomécaniques, puis conçu des logiciels d'analyse par éléments finis pouvant calculer le comportement des structures en alliages à mémoire de forme. Au fil des ans, les fondateurs du LAMSI ont aussi établi des collaborations avec d'autres pays - notamment avec des chercheurs du Moscow State Institute of Steel and Alloys, 810 Material Twt Sy* FAMILLE D'ALLIACES MÉTALLIQUES SPÉCIAUX Les matériaux à mémoire de forme consistent en une famille d'alliages métalliques spéciaux qui possèdent de remarquables propriétés. Par un mécanisme de transformation de phase à l'état solide, ils peuvent «se souvenir» de leur état initial et donc, reprendre leur forme de départ à la suite d'un simple chauffage. Ils peuvent aussi se comporter de façon superélastique, en se déformant de façon réversible jusqu'à 50 fois davantage que les matériaux classiques. Les matériaux à mémoire de forme ont été découverts au début des années 1930. Il existe aujourd'hui deux grandes familles d'alliages commercialement utilisés : ceux qui sont à base de cuivre et ceux qui sont faits de titane-nickel. Les chercheurs du LAMSI se servent surtout des derniers, en raison de leur plus grande stabilité temporelle et d'une meilleure biocompatibilité, des critères fondamentaux pour tout produit visant le secteur médical. Il n'est pas facile d'étudier et de manipuler pareils matériaux. « Tout ce que l'on a appris ne s'applique plus avec ce type de matériaux, dit carrément l'ingénieur Patrick Terriault, l'autre cofondateur du LAMSI. Durant nos études, nous utilisions les cas les plus simples. Par exemple, on dit que les matériaux métalliques résistent à la compression de la même façon qu'à la tension. Ce n'est pas du tout le cas avec les alliages à mémoire de forme. Les modèles d'analyse de ces matériaux sont les plus complexes qui soient. Il faut avoir une compréhension à la limite des connaissances dans le domaine de la modélisation du comportement des 16 PLAN : AOÛT-SEPTEMBRE 2007
1 de l'Université de Tsukuba au Japon et de l'Université Polytechnique de Catalogne en Espagne - pour faire progresser leurs recherches fondamentales. APPLICATION INÉDITE Le LAMSI a vu le jour en 2001. Il regroupe aujourd'hui une quinzaine de chercheurs qui étudient les matériaux à mémoire de forme et tentent de trouver des applications inédites destinées à divers secteurs, le domaine médical ou l'aéronautique par exemple. LES MATÉRIAUX À MÉMOIRE DE FORME PEUVENT REPRENDRE LEUR FORME DE DÉPART À LA SUITE D'UN SIMPLE CHAUFFAGE. ET ILS SONT CAPABLES DE SE DÉFORMER DE FAÇON RÉVERSIBLE JUSQU'À 50 FOIS DAVANTAGE QUE LES MATÉRIAUX MÉTALLIQUES CLASSIQUES. « Ce sont deux milieux conservateurs qui exigent de grands développements, dit Vladimir Brailovski. À ma connaissance, nous sommes le seul laboratoire du genre à attaquer ces deux fronts majeurs en même temps. » Pendant que Patrick Terriault consacre beaucoup de ses énergies à l'endoprothèse vasculaire, son collègue Vladimir Brailovski se concentre sur un système de fermeture du sternum à partir d'alliages à mémoire de forme en forme de câbles tressés. « Le plus difficile est de réussir à marier la modélisation avec la nature, indique-t-il. Les étapes de caractérisation, de modélisation et de prototypage sont la clé du succès dans notre domaine. Nous pouvons tuer une bonne idée à la racine si nous n'abordons pas avec prudence ces matériaux si complexes. » Une autre application est porteuse d'espoir : l'aile flexible. L'idée est qu'en introduisant des actionneurs légers et compacts en alliages à mémoire de forme dans les ailes d'avion, ces dernières changeraient de profil en fonction des conditions de vol afin que soit diminuée la consommation de carburant. Les chercheurs croient arriver à des résultats dans une dizaine d'années. « Ce sera révolutionnaire si nous parvenons à concevoir cette aile, affirme Vladimir Brailovski. Cela dit, sur ordinateur, tout fonctionne. » Parole de chercheur! Créa Scan & 3D#digital farm solution LA SEULE ENTREPRISE QUÉBÉCOISE À VOUS OFFRIR LE SERVICE D'INSPECTION PAR LASER TRACKER API • Inspection de grandes pièces, jusqu'à 400 pieds • Mesure et ajustement de gabarits • Alignement de précision • Certification SECTEUR: • Automobile • Aéronautique • Ferroviaire • Naval • Industriel SPÉCIALISTE EN INSPECTION, SCAN ET CAO Tél.: (418) 833-4446 Courriel: info@creaform3d.com www.creaform3d.com PLAN : AOÛT-SEPTEMBRE 2007 : 17
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