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titane en fusion

Projet TiARe : un approvisionnement en titane durable pour l’industrie aéronautique

«Titanium Aerospace Recycling» (TiARe), porté par l’IRT M2P, réunit Aubert & Duval, Safran et l'Institut Jean Lamour autour d’une ambition commune : développer de nouvelles solutions de recyclage du titane à impact environnemental réduit dans le respect des exigences qualité de l’industrie aéronautique. Dans la continuité du projet RecyTiAl, Tiare a pour finalité le soutien à la filière française de recyclage du titane dans un contexte de tension grandissante dans l’approvisionnement en titane.


En 2019, les applications aéronautiques représentaient 45 % de la consommation mondiale de titane[1]. Matériau clé en raison de ses propriétés mécaniques et de sa faible densité par rapport aux aciers et superalliages, le titane reste cependant sous-utilisé du fait de son coût élevé, dû à la complexité de sa méthode d’extraction et de production.

Cependant, il est indispensable à de nombreuses applications nécessitant des contraintes en termes de température et d’allégement, notamment dans les secteurs aéronautiques et nucléaires, pour lesquelles le niveau d’exigence est incomparable. La demande en alliages de titane est aujourd’hui satisfaite en Europe et en France par des importations intégrant une faible part de matière recyclée. Cette matière collectée dans les pays consommateurs est valorisée par les producteurs en dehors de l’Europe, essentiellement aux USA et en Russie, pays qui ont développé des capacités et des procédés dédiés au recyclage.

Pour contribuer à l’indépendance de filières industrielles nationales en matière d’approvisionnement de ce matériau stratégique, l’IRT M2P a accompagné ses partenaires Aubert & Duval et Safran dans le cadre du projet RecyTiAl, initié en 2016, avec la mise à disposition de ses plateformes d'essais de niveau industriel et de son savoir-faire associé. L’objectif était une montée en maturité dans la refusion de titane par le procédé Plasma Arc Melter - Cold Hearth Refiner (PAM-CHR : four de fusion par arc à plasma en creuset froid) en lien étroit avec la création d’EcoTitanium®, première usine de recyclage de titane aéronautique en Europe mise en service en 2017 à Saint Georges de Mons (Auvergne-Rhône-Alpes). Les essais menés au cours du projet ont permis d’établir des paramètres optimaux pour la fusion d’alliages classiques TA6V et TiAl et d’étudier l’impact de ces paramètres et de la matière première sur la qualité du produit final (lingot PAM).
 

Vers un développement optimal du procédé PAM-CHR

Lancé en août 2021 pour un budget de 2 millions d’euros, le projet TiARe s’inscrit dans la continuité du projet RecyTiAl. Il s’articule autour de trois axes majeurs :

  • Poursuivre l’accompagnement de ses partenaires pour le développement et la pérennisation la filière de recyclage de titane en France via l’optimisation et la compréhension du procédé de fusion PAM-CHR et des mécanismes régissant l’élaboration de lingots de titane de qualité aéronautique à partir de matières recyclées ;
  • Optimiser le procédé de recyclage de titane avec réduction des coûts en énergie, en matières premières et en consommation de gaz, tout en conservant une qualité optimale pour le marché aéronautique ;
  • Approfondir les travaux de simulation numérique mené dans le projet RecyTiAl (thèse en collaboration avec l’Institut Jean Lamour (IJL)) pour obtenir un modèle de prédiction de la qualité finale obtenue en intégrant un module d’élimination des particules exogènes selon la taille, le temps de séjour de la particule dans le bain de titane liquide et la surchauffe.

Au-delà du procédé de fusion, TiARe s’attache à lever des verrous technologiques liés au recyclage de pièces aéronautiques en fin de vie ou de poudres de titane issues de l’atomisation ou de la fabrication additive par le procédé PAM-CHR.

Axé sur le secteur aéronautique, le projet TiARe participera à l’instauration d’une filière complète de recyclage de titane en France qui à terme, pourra bénéficier à tout type d’application industrielle et permettra de gagner en souveraineté et de s’affranchir ainsi de notre dépendance aux acteurs du marché situés en dehors de l’Union Européenne.


[1] Etude de veille sur le marché du titane 2018 – 2020, P.-F. Louvigné, Ministère de la Transition Ecologique et Solidaire