Fiche de cours

Choix d'un matériau

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Objectifs

• Choisir un matériau dans une liste fournie en fonction d'un critère défini dans le cahier de charges ;
• Identifier quelques procédés permettant de mettre en forme le matériau au niveau industriel et au niveau artisanal.

1. Choix d'un matériau à partir du cahier des charges

Lorsqu'on conçoit un objet technique, il faut respecter les contraintes du cahier des charges. Les propriétés des matériaux sont choisies pour répondre à ces contraintes. Il est donc nécessaire de faire le bilan des propriétés qui seront utiles pour la conception de l'objet.

Une fois ce bilan réalisé, il faut sélectionner le matériau qui possède le plus de propriétés recherchées.

Le concepteur peut s'aider de fiches techniques ou d'abaques qui positionnent l'ensemble des matériaux les uns par rapport aux autres selon ces propriétés.

Lorsque les fiches ou les abaques ne sont pas disponibles, le concepteur peut également effectuer des tests expérimentaux.

Exemple : Abaque de résistance à la déformation

2. Choix d'un matériau selon le procédé de réalisation

► Un procédé de réalisation
Certains matériaux s'adaptent mieux que d'autres pour la réalisation de certaines formes. Le choix d'un matériau doit se faire en fonction de ses propriétés mais aussi du procédé de réalisation de la pièce pour permettre la création des formes souhaitées.

Exemple : les différents procédés de réalisation pour des skis.

Solution 1 Usinage d'une paire de ski (procédé qui consiste à enlever de la matière à l'aide d'un outil coupant). Résultat :		Solution 2 Injection d'une paire de ski (procédé qui consiste à injecter sous pression de la matière plastique dans un moule prédéfini). Résultat :

3. Choisir le procédé de mise en forme des matériaux

La transformation du matériau brut pour aboutir à la forme finale peut être menée dans un contexte industriel ou artisanal.

► La mise en forme dans un contexte industriel
En général, les procédés industriels permettent de fabriquer des objets en grandes séries avec des contrôles réguliers de la qualité et des coûts de fabrication faibles.

► La mise en forme dans un contexte artisanal
Les procédés artisanaux permettent de fabriquer des objets rares, originaux, aux formes esthétiques et qui peuvent être de très grande qualité. Ces objets sont souvent plus chers.

Il faut se baser sur les caractéristiques suivantes des pièces :

• complexité des formes ;
• qualité obtenue ;
• quantité disponible ;
• gamme de choix possible ;
• prix.

Les procédés de réalisation industriels et artisanaux sont répertoriés dans un tableau en fonction des caractéristiques :

	Procédé industriel	Procédé artisanal
Forme	Formes standard, simples.	Formes pouvant être complexes et souvent uniques.
Qualité	Bonne qualité obtenue par des machines industrielles.	Très bonne qualité, issue du savoir-faire des professionnels.
Quantité	Beaucoup de pièces disponibles.	Peu de pièces disponibles.
Choix proposés	Quelques choix possibles imposés par l'industriel.	N'importe quel choix disponible selon le vœu du client.
Prix	Souvent moins cher car fabriqué en grandes séries.	Souvent plus cher car issu d'un travail manuel de qualité.

L'essentiel

L'étape de recherche de solutions techniques permet de lister des matériaux qui pourraient convenir à la conception d'un objet technique. Le choix des matériaux doit tenir compte :

• des contraintes énoncées dans le cahier des charges ;
• des propriétés (mécanique, acoustique, thermique) recherchées ;
• du procédé de réalisation (usinage, injection) ;
• du procédé de mise en forme (méthode industrielle ou artisanale).

Des fiches techniques ou des abaques permettent de comparer les propriétés des matériaux dans le but d'être au plus près de ce qui est attendu.
Des tests expérimentaux peuvent être effectués pour confirmer le choix d'un matériau.

► Mots-clés

Fiche technique : document qui décrit le comportement attendu d'un produit défini par le fabricant.

Abaque : graphique qui représente la synthèse de plusieurs calculs ou expériences.

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