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L'Usine Matières premières

L'Europe de l'acier se bat à coup d'innovations

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Innover pour résister : un cap que les industriels de la sidérurgie maintiennent, malgré l’ancienneté du secteur. Le numérique commence à secouer leurs travaux de recherche.

L'Europe de l'acier se bat à coup d'innovations
Le train d’atterrissage reste une pièce largement dépendante de l’acier.
© Vallourec développe des aciers toujours plus performants pour l’industrie pétrolière. Une stratégie d’innovation continue face à la production de masse chinoise.

Le secteur du photovoltaïque comptera bientôt à sa table un convive inattendu : le premier sidérurgiste mondial, ArcelorMittal. « Nous sommes en train de finaliser un projet de rupture, prêt à entrer sur le marché, assure Danièle Quantin, la directrice générale de la coordination des centres de recherche France et Espagne d’ArcelorMittal. Il s’agit d’intégrer des cellules photovoltaïques directement à des panneaux d’acier, sans encadrement ni dalle de verre. » Un produit pour toiture sans cadmium qui réduit l’usage de matériaux rares nécessaires à la production de panneaux solaires. Après cinq ans de travaux, le projet Phoster, cofinancé par l’Union européenne, pourrait aboutir fin 2017. Une initiative originale pour ArcelorMittal qui s’est surtout illustré ces dernières années dans les aciers innovants dédiés à l’automobile, avec des produits comme l’Usibor, le Ductibor et plus récemment le Fortiform. Elle prouve que l’un des plus anciens secteurs industriels ne reste pas les bras croisés face à la concurrence internationale. L’Europe, qui bataille avec la Chine pour protéger sa sidérurgie, serait-elle condamnée à voir disparaître de son sol la production d’acier ? Rien n’est moins sûr.

« La sidérurgie est une industrie ancienne et mature. De nombreux optimums ont déjà été trouvés. Le développement de nouveaux grades d’aciers devient donc de plus en plus complexe et se fait le plus souvent par du progrès continu », assène Michel Piette, chef de service métallurgie au centre R & D d’Aulnoye-Aymeries (Nord) chez Vallourec. Si la Chine mise sur des investissements massifs dans la production, les acteurs européens de la sidérurgie voient dans la R & D leur planche de salut. Et Michel Piette d’illustrer cette problématique au sein de cet industriel spécialiste des tubes en acier sans soudures pour le secteur pétrolier : « L’acier le plus résistant que nous produisions il y a dix ans, alors considéré comme haut de gamme, est aujourd’hui fabriqué en Chine. Vallourec a maintenu son avance en augmentant la résistance de ces aciers de 10 % sur cette période pour les applications pétrolières et gazières. » Un facteur primordial car, dans le même temps, les exigences des clients se sont accrues, afin d’exploiter un pétrole qui se niche dans des environnements de plus en plus hostiles.

Concurrence internationale exacerbée, demandes toujours plus exigeantes des secteurs finaux, l’acier européen fait aussi face à la compétition des matériaux. Dans l’aéronautique et l’automobile surtout, où les composites et l’aluminium gagnent du terrain dans les pièces de structures grâce à leur légèreté [lire ci-contre]. Mais l’acier peut encore faire valoir ses atouts. La preuve ? « Nous avons mis au point une nuance d’acier inoxydable qui permet de se passer des traitements de surface polluants contenant du chrome et du cadmium », explique Philippe Héritier, le directeur R & D d’Aubert & Duval. Une solution dédiée aux trains d’atterrissage et testée par Messier-Dowty-Bugatti (filiale de Safran), Liebherr et Goodrich. Une autre piste envisagée par les industriels pour durcir l’acier consiste à élaborer des composites à matrice métallique : une matrice en acier renforcée par des particules de borure de titane.

L’apport des technologies numériques

La recherche d’une résistance toujours plus élevée n’est pas la seule voie de recherche. L’une des pistes les plus prometteuses : la fonctionnalisation de l’acier. Des exemples ? ArcelorMittal propose de plus en plus de flans raboutés, des tôles d’acier qui peuvent combiner plusieurs nuances et plusieurs épaisseurs via l’utilisation de laser. Autrement dit, des produits avec les bonnes performances aux bons endroits. Une innovation qui oblige le groupe à travailler plus étroitement avec les bureaux d’études de ses clients, en amont du développement. « C’est un chemin vers lequel nous nous dirigeons », confirme Laurent Ladeuille, chef de projet métallurgie au centre R & D Vallourec d’Aulnoye-Aymeries. Les équipes planchent sur l’emploi de puces RFID sur les tubes métalliques pour surveiller leur état de santé. Le lancement, fin mars, de la plate-forme d’e-commerce iTube, intégrant des outils de calcul de conception, traduit l’orientation de la sidérurgie vers le développement de services.

Une révolution douce pourrait bientôt donner à l’acier un nouveau souffle : la sidérurgie se tourne, elle aussi, vers les technologies du numérique. « Notre industrie s’est longtemps développée par une approche empirique, constatant après coup les conséquences de modifications apportées, décrypte Nathalie Bozzolo, professeur en métallurgie physique au centre de mise en forme des matériaux de Mines ParisTech. Avec le numérique, nous opérons le chemin inverse. » Ce laboratoire d’une soixantaine de permanents propose une approche inédite : décrire l’évolution des microstructures composant l’acier au fil des procédés de production pour être capable, à terme, de prédire le comportement d’une pièce. Une approche mise en œuvre pour Industeel et Areva pour les tubes de refroidissement des centrales nucléaires : en simulant le procédé de forgeage optimum, l’outil numérique parvient à prédire finement la microstructure des tubes. « Les expériences numériques nous conduisent plus vite vers la bonne solution », analyse Nathalie Bozzolo. Ainsi, le big data, compilant les données des produits et des process, s’érige déjà en nouveau champ à investir pour la sidérurgie… 

Dans l’aéro, l’acier fait de la résistance
 

Haro sur l’aéro ! Les fournisseurs d’aciers croisent le fer avec les autres fournisseurs de matières premières pour monter à bord des avions, alléchés par la croissance du secteur et de ses programmes courant sur vingt ou trente ans. « Il y a vingt ans, l’acier était davantage présent dans les moteurs d’avions, rappelle Philippe Héritier, le directeur R & D d’Aubert & Duval. Il a perdu du terrain en raison de la hausse des températures dans les chambres de combustion et des besoins d’allégement. » Si l’acier reste le constituant de l’arbre du moteur, le titane s’est imposé, grâce à sa résistance spécifique, ainsi que les superalliages, qui résistent aux hautes températures quand l’acier ne peut supporter plus de 600?°C. Le train d’atterrissage reste l’un des derniers bastions sidérurgiques. Au niveau des pièces de structure, les composites ont opéré une percée historique sur l’A 350, où ils représentent 53 % des matériaux. Les investissements de groupes tels que Toray, Hexcel et plus récemment le chimiste Solvay témoignent de leur vigueur. Mais les progrès réalisés par l’aluminium, portés notamment par Constellium, pourraient rebattre les cartes pour les prochains grands programmes aéronautiques. 

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