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Un métal ingénieux pour des véhicules plus légers

Les cofondateurs de Smarter Alloys, Ibraheem Khan et Norman Zhou de la University of Waterloo, avec un fil très petit, mais très ingénieux. ©AUTO21

Une jeune entreprise de Toronto aide les fabricants d’automobiles à produire des véhicules plus légers qui satisfont aux normes d’émissions plus strictes adoptées au Canada et aux États-Unis.

Fondée grâce à une découverte appuyée par AUTO21, un réseau de centres d’excellence, l’entreprise Smarter Alloys a lancé sur le marché un nouveau type d’alliage à mémoire de forme (AMF) qui peut remplacer les actionneurs électriques, ces quelque 200 petits moteurs spécialisés qui commandent tout dans un véhicule, des serrures de porte aux essuie-glaces et aux groupes motopropulseurs complexes.

« Depuis de nombreuses années, on tente de remplacer ces moteurs lourds et énergivores avec des alliages à mémoire de forme légers », affirme Ibraheem Khan, qui a découvert cet alliage pendant qu’il terminait son doctorat sous la direction de Norman Zhou, chercheur d’AUTO21 de la University of Waterloo.

Les AMF, généralement constitués de nickel et de titane ou de cuivre, d’aluminium et de nickel, sont des matériaux intelligents qui peuvent changer de forme, de force ou de rigidité lorsqu’ils sont activés par la chaleur, la tension, un champ magnétique ou un courant électrique variable. Ils « se souviennent » de leur forme initiale et la reprennent lorsqu’ils sont activés. Les AMF sont utilisés depuis les années 1970, mais ils étaient jusqu’ici limités à se souvenir d’une seule forme, comme les positions marche ou arrêt.

« Jusqu’à leur invention, personne n’était arrivé à programmer un alliage à mémoire de forme afin de lui faire imiter un actionneur complexe, particulièrement dans les secteurs de l’automobile et de l’aérospatiale », explique M. Khan.

Le processus breveté de Smarter Alloys peut intégrer de multiples mémoires en appliquant de la chaleur ou un courant électrique à une zone localisée aussi petite que quelques microns de largeur et en appliquant diverses températures à plusieurs zones. Le matériau élastique qui en résulte, appelé matériau à mémoire multiple, agit comme une machine capable de prendre de diverses formes, puis revenir à sa forme initiale. Le fait de remplacer un actionneur complexe avec un seul matériau peut accroître l’efficacité, la fonctionnalité et la fiabilité d’un produit tout en en diminuant la taille et le poids.

Par exemple, un actionneur pèse environ 76 grammes et a un cycle de vie de 50 000 opérations. M. Khan dit que les matériaux à mémoire multiple sont beaucoup plus légers, pèsent seulement un gramme et ont un cycle de vie de 200 000 opérations.

En 2010, MM. Khan et Zhou ont cofondé Smarter Alloys afin de commercialiser leur découverte, plus particulièrement dans les domaines de l’automobile, de la médecine et de l’aérospatiale. M. Zhou, spécialiste de la recherche en soudage, dit qu’il s’agit d’un cas de découverte en science fondamentale qui a trouvé des applications très concrètes.

« Les travaux de recherche ont commencé en 2007 et étaient appuyés par une subvention à la découverte du CRSNG accordée pour étudier les processus de soudage de matériaux avancés. Toutefois, je fais partie de la Faculté de génie, et on cherche toujours des applications pratiques pour les travaux de recherche qu’on mène. Ce n’est pas assez de savoir comment, mais il faut aussi comprendre pourquoi les choses fonctionnent de telle ou de telle manière, ce qui veut dire qu’il faut comprendre les principes de physique et de chimie sous-jacents à l’œuvre », dit M. Zhou.

Smarter Alloys emploie actuellement sept personnes, dont un certain nombre d’anciens étudiants qui ont mené des travaux de recherche dans le cadre d’AUTO21. L’entreprise a déjà conclu des accords de développement conjoint avec des multinationales de premier et de deuxième plans dans le secteur de l’automobile, et des fournisseurs d’arcs orthodontiques.

« Nous sommes les seuls à avoir créé cette technologie, et je ne crois pas que nous aurions pu le faire sans AUTO21. Le réseau a appuyé les travaux d’été que j’ai réalisés comme étudiant de premier cycle à la University of Toronto, ainsi que mon projet de maîtrise et une partie de mon doctorat », dit M. Khan.