Des niveaux d'eau bas sur le Rhin, le Danube et l'Elbe affectent gravement le transport fluvial intérieur et ont des répercussions économiques de plus en plus marquées tant que cette situation perdure. Des chenaux plus profonds sont controversés en raison de leurs impacts écologiques, un retour des transports lourds sur la route n'est pas possible pour de nombreuses marchandises et nuirait en particulier aux ponts très chargés et aux sections de routes nécessitant des réparations. Il est plus durable de se concentrer sur la conception des navires : un poids réduit signifie un tirant d'eau moins important et donc la possibilité de transporter des marchandises même lorsque d'autres navires risquent de s'échouer.
Par exemple, les parois et les ponts des navires pourraient permettre des économies de poids significatives grâce à une construction en sandwich, augmentant la capacité de charge par rapport au poids net du navire de jusqu'à 30 % en cas de basses eaux – ou supportant des niveaux d'eau plus bas pour une charge égale.
Construction en sandwich avec un noyau léger en mousse d'aluminium
Dans une telle construction en sandwich, la mousse d'aluminium est placée entre deux plaques fines en acier ou en aluminium. La mousse d'aluminium est un matériau structurel métallique ultraléger avec une densité nettement inférieure à un gramme par centimètre cube. Le principe de base de la fabrication de mousse d'aluminium est similaire à celui de l'aération d'une pâte à gâteau :
Une poudre d'aluminium est mélangée avec une poudre de gaz générateur (par exemple, l'hydrure de titane) qui libère du gaz lors du chauffage, généralement de l'hydrogène. Les bulles de gaz se répartissent dans l'aluminium liquide et le font gonfler en une structure mousseuse. Dans le processus de moussage, la mousse d'aluminium se lie aux plaques métalliques de couverture par un contact métallique. Aucun adhésif n'est nécessaire pour la fabrication composite – un grand avantage pour le recyclage ultérieur. Ensuite, la mousse est refroidie et durcit, de sorte que la structure poreuse reste durablement intacte.
Le résultat est un matériau avec de nombreuses pores emprisonnées, qui est très léger. Au Fraunhofer IWU, des constructions en mousse d'aluminium sont développées, par exemple pour des machines-outils ou des boîtiers de batteries de traction dans des voitures électriques.
Dr. Jörg Hohlfeld, responsable du groupe mousse métallique au Fraunhofer IWU, souligne que de tels sandwichs sont également parfaitement adaptés aux coques extérieures des navires et aux superstructures :
« Avec environ 30 % de poids en moins par rapport à l'acier de construction navale conventionnel, ils ne sont en rien inférieurs aux plaques d'acier existantes en termes de rigidité. »
Le noyau en mousse d'aluminium léger et rigide a pour tâche de maintenir les plaques à une distance constante et ainsi de préserver la rigidité à la flexion du sandwich. Les plaques extérieures supportent les charges appliquées et les transmettent. D'un point de vue de fabrication, les chercheurs ne voient pas d'obstacles insurmontables : la distribution uniforme de la structure poreuse dans le noyau de mousse est désormais bien maîtrisée même pour des pièces volumineuses, des propriétés reproductibles peuvent être garanties. Les sandwichs peuvent être préfabriqués dans des dimensions plus grandes (par exemple, 2,0 m x 1,5 m) et assemblés en grandes unités avec des procédés de soudage courants (par exemple, MAG).
Des coûts de matériaux et de processus légèrement plus élevés pour la fabrication des sandwichs par rapport aux plaques d'acier conventionnelles devraient être plus que compensés dans la construction navale par les avantages économiques et écologiques – car les périodes de faible précipitation et de niveaux d'eau bas ont nettement augmenté ces dernières années.
Contact :
