Sébastien Gravier, Président de Vulkam

« Les pièces en alliages métalliques amorphes Vulkalloys ont des propriétés mécaniques et physiques qui surpassent largement les caractéristiques des métaux classiques. Elles sont deux fois plus élastiques que les aciers à ressort, jusqu’à trois fois plus résistantes et 30 % plus légères que les alliages en titane. Ce qui représente une voie royale pour miniaturiser les pièces. »

Vulkam, la start-up que vous avez créée en 2017, fabrique des métaux amorphes. Quelles sont les caractéristiques de ces nouveaux matériaux ?

La réalisation de petites pièces plus résistantes, plus complexes, plus fonctionnelles, biocompatibles et plus durables constitue un défi permanent qui oblige à repousser les limites des matériaux et des technologies de fabrication actuelles. Ces nouveaux métaux réalisés sur mesure, aux propriétés extrêmes répondent à ce défi. Les métaux amorphes (souvent appelés verres métalliques) sont une alternative à la structure cristalline des alliages industriels. Dans l’état liquide, tous les métaux présentent une structure désordonnée car les atomes changent de place en permanence. C’est lors de la phase de refroidissement rapide du métal liquide dans un moule que la cristallisation peut être évitée et que la structure amorphe est obtenue. On obtient ainsi une structure aléatoire de type liquide dans le métal durci. La pièce moulée à une précision géométrique et un état de surface équivalents à ceux du moule et aucune opération de post-moulage n’est nécessaire pour obtenir les tolérances dimensionnelles désirées.

Quelles solutions propose Vulkam ?

Issue des centres de recherches Grenoblois, notre société s’appuie sur les travaux réalisés par un des laboratoires phares de la métallurgie française : le SIMAP (Laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés). Ce qui nous a permis de développer une machine originale de coulée semi-continue qui permet de fabriquer l’alliage primaire (baptisé Vulkalloy) tout en respectant les conditions nécessaires à l’élaboration des métaux amorphes. Elle permet de fondre et de mélanger des métaux purs issus de fournisseurs sélectionnés avant de couler la matière. L’ensemble de l’élaboration se fait sous atmosphère contrôlée et la maîtrise du procédé permet d’obtenir des billes de matière, de forme et de masse calibrées. Ces dernières sont utilisées pour l’obtention ultérieure d’une pièce en alliage métallique amorphe. Nous proposons une solution complète de moulage car nous maitrisons toute la chaine de production. La conception des moules est réalisée en interne et en collaboration avec nos clients. Un outil de simulation numérique développé par Vulkam pour les métaux amorphes valide le remplissage des moules et optimise la conception.

Quels sont les avantages de cette démarche innovante ?

La maitrise des atmosphères de haute pureté, des hautes températures et des écoulements complexes permet d’assurer une qualité de fabrication de pièces par moulage inégalée. Les pièces subissent en effet un refroidissement extrêmement rapide pour obtenir la structure amorphe et une maîtrise fine des paramètres de remplissage du moule doit donc être assurée. Nous disposons de tous les moyens pour assurer une production en série des pièces en Vulkalloy pour la micromécanique. Avec des propriétés mécaniques et physiques qui surpassent largement les caractéristiques des métaux classiques. Elles sont deux fois plus élastiques que les aciers à ressort, jusqu’à trois fois plus résistantes et 30 % plus légères que les alliages en titane. Ce qui représente une voie royale pour miniaturiser les pièces. La gamme Vulkalloys qui comporte une dizaine d’alliages, a été développée pour les enjeux industriels de demain et sa formulation chimique s’adapte aux besoins.

À quels domaines d’utilisation sont destinés ces nouveaux alliages ?

Ils sont particulièrement adaptés à la fabrication des microcomposants, des composants miniatures et millimétriques pour des industries comme l’horlogerie, le médical (biocompatibilité et formes complexes des outillages chirurgicaux et outils coupants pour la biopsie, implants dentaires et orthopédiques, etc.), la micromécanique, l’aéronautique et bien d’autres. Nous présélectionnons le Vulkalloy le plus adapté à l’application finale du composant et fabriquons des pièces simples à partir de cet alliage pour effectuer des tests et confirmer ses performances. Des prototypes avec la géométrie finale par moulage ou usinage sont fabriqués pour valider le matériau en conditions réelles. Et la production en série des pièces peut démarrer…
www.vulkam.com