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Une longue expertise en Compression Isostatique à Chaud (CIC), au service de l’industrie métallurgique


​Le CEA a une expertise de près de 40 ans en Compression Isostatique à Chaud (CIC), pour fabriquer des composants complexes par assemblage de pièces massives ou par compaction de poudres métalliques. Il maîtrise toute la mise en œuvre de la chaîne de fabrication depuis la préparation des matières premières jusqu'aux paramètres procédé, et les caractéristiques mécaniques et microstructurales des matériaux et assemblages obtenus. Cette technologie, historiquement utilisée dans les domaines du nucléaire et de l'aéronautique, s'ouvre aujourd'hui au marché des énergies renouvelables pour la transition énergétique.  

Publié le 3 octobre 2022

La Compression Isostatique à Chaud est une technique de densification de matériaux. Elle est mise en œuvre dans des enceintes volumineuses, sous forte pression de gaz neutre, et dans une large gamme de températures permettant l'activation thermique des processus de fluage et de diffusion de la matière. Elle permet d'une part le post-traitement de pièces issues de procédés traditionnels (fonderie, métallurgie des poudres, et plus récemment fabrication additive). Les cavités ou « manques de matière » y sont éliminées sous l'effet de la pression et les propriétés mécaniques des pièces sont ainsi améliorées. La CIC constitue d'autre part un procédé de fabrication à part entière, par densification de poudres (frittage) ou par assemblage de pièces massives par soudage-diffusion (SD). Elle présente de nombreux avantages, puisqu'elle permet de produire des pièces aux géométries complexes et/ou alliant différents matériaux (parfois incompatibles), de tailles très variées, et d'atteindre des propriétés mécaniques excellentes. En réduisant les étapes d'usinage ou de soudage, elle offre également la possibilité de réaliser des économies de matière.

Le CEA possède une expertise de près de 40 ans sur le procédé de CIC, associée à de fortes compétences en conception et modélisation ainsi qu'en caractérisations microstructurale et mécanique des pièces. Les premiers travaux portant sur la CIC pour la métallurgie des poudres ont été initiés au début des années 80 pour répondre aux besoins de fabrication de pièces pour les applications nucléaires, puis étendus au domaine de l'aéronautique dans les années 90. En 1996, l'activité s'enrichit du développement du second procédé de CIC qu'est l'assemblage de pièces massives par soudage-diffusion, pour les réacteurs de fusion nucléaire, qu'il s'agisse d'ITER ou d'autres concepts. Les applications aéronautiques sont toujours adressées en parallèle, ainsi que le domaine des moules et outils. Depuis 2005, le CEA-Liten étend sa compétence sur le soudage-diffusion avec la fabrication d'échangeurs de chaleur compacts à plaques. Initialement dédiés aux réacteurs nucléaires de 4ème génération, ces échangeurs se révèlent très bien adaptés aux applications de power-to-X qui visent à produire notamment du méthane à partir d'hydrogène et de CO2. Aujourd'hui, ces échangeurs peuvent être envisagés pour des applications émergentes de l'énergie, comme la production d'hydrogène. 

Aujourd'hui, le CEA-Liten est partenaire du projet EQUIPEX+ CALHIPSO*, coordonné par Université Bourgogne Franche-Comté (UBFC), qui propose une approche globale d'expérimentation, de modélisation et de simulation visant à définir des solutions CIC sur mesure pour répondre aux besoins des industriels. Pour alimenter ces développements, l'expérience et les compétences du CEA, d'Université Paris Sciences et Lettres (PSL), du CNRS, de FRAMATOME, d'Université de Bourgogne (UB), d'Université de Franche-Comté (UFC), et d'Université Technologique Belfort-Montbéliard (UTBM) sont mobilisées. CALHIPSO a pour ambition de favoriser le développement des industries métallurgiques en France avec l'émergence d'un réseau français d'acteurs de la technologie CIC, des emplois à haute valeur ajoutée dans des segments stratégiques tels que l'aéronautique, l'automobile, le ferroviaire, l'énergie et la défense.

*Ce travail a bénéficié d'une aide de l'État gérée par l'Agence Nationale de la Recherche au titre du Programme d'Investissements d'Avenir portant la référence ANR-21-ESRE-0039


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