Un traitement de surface par laser pour réduire l'émission de particules fines

Le centre de recherche allemand Fraunhofer veut appliquer un procédé innovant de dépôt de matière par laser aux revêtements des disques de freinage pour l’automobile. Baptisée EHLA, son sigle allemand, cette méthode permet de produire un revêtement plus résistant qu’avec le procédé généralement utilisé pour ce type d’équipement. Et donc, d’émettre moins de particules fines dues à l'abrasion du matériau.

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Un traitement de surface par laser pour réduire l'émission de particules fines

Réduire l’impact environnemental des disques de freinage pour l’automobile. Telle est l'un des promesses du « dépôt à extrême haute-vitesse de matière par laser », un procédé de traitement de surface connu sous son sigle allemand EHLA, développé par le département laser du Fraunhofer-Institut et l’Université d’Aix-la-Chapelle et récompensé de plusieurs prix scientifiques.

Le EHLA est une variante du dépôt de matière par laser, une méthode utilisée dans l’industrie manufacturière pour divers usages, comme réparer des outils ou ajouter un revêtement protecteur à une pièce. Avec le dépôt de matière par laser classique, un laser chauffe la surface de la pièce, créant un bain de fusion sur lequel on propulse la matière sous forme de poudre. Dans le cas du EHLA, en revanche, la poudre métallique est fondue directement dans le faisceau laser, plutôt que dans le bain de fusion à la surface de la pièce.

Parmi les applications possibles, les chercheurs de Fraunhofer veulent utiliser cette méthode pour les revêtements des disques de freinage des voitures. Tout d’abord, le dépôt classique de matière par laser permet une meilleure liaison métallurgique avec le matériau de base du disque que les procédés de revêtement existant, comme l’électrodéposition ou la projection thermique. Grâce à cette méthode, la matière utilisée pour le revêtement ne s'effrite pas comme c’est le cas avec les méthodes actuelles, assure le communiqué.

Limiter l'émission de particules

En effet, l'usure mécanique des freins à disques génère des particules fines particulièrement polluantes. Sur une voiture conforme aux normes actuelles, les freins à disques émettent quatre fois plus de particules que le moteur, équipé d’un filtre dédié (20mg/km contre 5mg/km).

A cela, la variante EHLA ajoute d’autres avantages : un processus plus rapide, « passant de 0,5 à 2 mètres par minute », car la matière ajoutée est fondue avant même d’atteindre le bain de fusion, mais aussi moins coûteux et moins gourmand en matière. Surtout, le EHLA permet une bien moindre exposition de la pièce à la chaleur que le dépôt traditionnel de matière par laser : contrairement à cette méthode, lors de laquelle « la zone affectée par la chaleur peut avoir une profondeur d'un ou plusieurs millimètres, l'exposition thermique avec le procédé EHLA ne dépasse pas le micromètre. Ceci permet l'utilisation de combinaisons de matériaux entièrement nouveaux, comme les revêtements pour l'aluminium ou - comme pour les disques de frein - les alliages de fonte. »

Selon les chercheurs de l’institut Fraunhofer, le système EHLA est prêt à être utilisé à l'échelle industrielle. La société HLP Technologies, située à Aix-la-Chapelle, travaille actuellement sur une machine dédiée.

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