Profils porte-batteries extrudés à chaud pour trains TGV
Sur un train à grande vitesse, les supports de batteries portent les unités qui alimentent les systèmes embarqués. Ils se trouvent sous le véhicule, exposés aux intempéries, aux projections et à des vibrations constantes, et doivent durer aussi longtemps que le train lui-même. Un fabricant travaillant sur ces composants a demandé à Montanstahl un prototype, puis une nouvelle conception de la section sur laquelle il reposait. Le résultat est un nouveau profil extrudé à chaud en acier inoxydable 1.4301, en remplacement du duplex 1.4462, livré à hauteur de 41 tonnes en deux longueurs de 6 000 et 5 950 mm.
La grande vitesse ferroviaire et les composants qui la rendent possible
Depuis les années 1980, les trains à grande vitesse sont la référence mondiale de l’innovation ferroviaire, atteignant plus de 300 km/h grâce aux progrès de l’aérodynamique, des matériaux et de l’ingénierie. Ces avancées associent efficacité, fiabilité et confort des voyageurs, et ont fait de la grande vitesse un symbole du transport moderne. Accompagner cette évolution, c’est repenser des composants que les voyageurs ne voient jamais. Le client recherchait des pièces critiques pour des supports de batteries, des éléments qui allient une conception avancée à des matériaux de haute qualité et doivent satisfaire à des exigences élevées de performance et de durabilité, car ils alimentent des systèmes embarqués sophistiqués. Les sections utilisées dans les applications de transport et ferroviaires sont soumises à une combinaison d’exigences particulière : le poids doit être maîtrisé pour l’efficacité énergétique, tandis que la pièce doit résister à la corrosion et aux vibrations sur une durée de service qui se compte en décennies plutôt qu’en années.
Du prototype à une section repensée et une nouvelle nuance
Le projet a commencé par un prototype réalisé pour évaluation et développement éventuel, point de départ courant lorsqu’un composant est repensé plutôt que simplement recommandé. Après l’évaluation du prototype, le client a demandé trois modifications du produit final. La conception devait être optimisée pour que la section corresponde mieux à l’application, ce qui impliquait de revoir les épaisseurs de paroi et la forme des appuis sur lesquels repose l’unité de batterie, plutôt que de reproduire l’existant. Le matériau devait passer de l’acier duplex 1.4462 à l’acier inoxydable 1.4301. Enfin, la fourniture devait porter sur 41 tonnes en deux longueurs différentes. Le changement de matériau est le plus intéressant des trois, car passer d’une nuance duplex à une nuance austénitique standard réduit la résistance mécanique : la géométrie doit donc compenser ce que l’alliage n’apporte plus.
Contexte d’application
Montanstahl a travaillé directement avec le client à la reconception des profils de support de batteries, en développant une nouvelle section extrudée à chaud qui répond aux exigences fonctionnelles et dimensionnelles de la pièce. Le matériau a été remplacé par l’acier inoxydable 1.4301, qui offre la résistance à la corrosion nécessaire à l’application tout en améliorant la rentabilité par rapport à la nuance duplex remplacée, un compromis rendu possible par la géométrie révisée. Les profils ont été fabriqués en deux longueurs précises de 6 000 mm et 5 950 mm, et 41 tonnes ont été livrées entre 2019 et 2020, couvrant les besoins du client jusqu’en 2030. L’extrusion à chaud convient à un composant de ce type, car un seul passage produit une section fermée ou profondément évidée avec la qualité de surface attendue par l’assemblage, sans quantités minimales qui pénaliseraient un prototype. Les sections de ce type sont développées comme profils spéciaux dans un large choix de nuances d’acier, et les questions sur la reconception et la substitution de matériaux trouvent réponse dans les Q&A techniques.