Selon une étude de marché réalisée par 3D Science Valley, les entreprises d'impression 3D céramique se concentrent sur la recherche et le développement de systèmes et de matériaux d'impression 3D céramique de production, tandis que des technologies d'impression 3D plus économiques et plus précises font leur apparition sur le marché. La dernière tendance en matière de fabrication additive céramique est de s'implanter dans le secteur de la fabrication de produits à forte valeur ajoutée, notamment les antennes 5G, les collimateurs, les composants nucléaires et les roulements céramiques.
Récemment, la Société chinoise d'ingénierie mécanique a officiellement publié toutes les normes de la série de roulements en céramique des trois groupes.
© Société chinoise de génie mécanique
La chronique de Gu, « Histoire, développement et avenir de la fabrication additive céramique », présente sept technologies d'impression 3D permettant de fabriquer des composants céramiques denses et structurellement avancés, d'un point de vue historique. Nombre des défis de la fabrication additive céramique, apparue plus de dix ans après l'apparition des matériaux métalliques et plastiques, sont liés aux difficultés inhérentes à la mise en œuvre des céramiques structurelles, notamment les températures de traitement élevées, la sensibilité aux défauts et les faibles propriétés de mise en œuvre. Pour faire évoluer le domaine de la fabrication additive céramique, la R&D future devrait se concentrer sur l'élargissement du choix des matériaux, l'amélioration de l'impression 3D et du contrôle post-traitement, ainsi que sur des capacités uniques telles que le traitement multi-matériaux et hybride. 3D Valley of Science
Les « articulations » des équipements industriels
Le roulement est considéré comme le « joint » de l'équipement industriel, ses performances affectent directement le fonctionnement fiable de plus d'un billion d'équipements majeurs dans l'économie nationale et le domaine de la défense nationale.
Les roulements tout céramique désignent des produits de haute technologie fabriqués à partir de matériaux céramiques, tels que les bagues intérieures et extérieures et les corps roulants. Les roulements tout céramique de haute précision sont très demandés dans les secteurs chinois des machines-outils à commande numérique, de la défense nationale, de l'aérospatiale, de la pétrochimie, des équipements médicaux et d'autres technologies d'équipement haut de gamme. Leur niveau de fabrication reflète la compétitivité de l'industrie manufacturière haut de gamme nationale.
La localisation de roulements entièrement en céramique de très haute précision pour les équipements haut de gamme est d'une grande importance pour améliorer le niveau global et la compétitivité de base de l'industrie nationale et de l'industrie de fabrication d'équipements, et pour promouvoir le développement d'équipements nationaux haut de gamme intelligents et écologiques.
Application de roulements tout céramique dans les équipements haut de gamme
Les matériaux céramiques techniques utilisés dans les roulements tout céramique comprennent principalement le nitrure de silicium (Si₃N₄), la zircone (ZrO₂) et le carbure de silicium (SiC), qui présentent d'excellentes propriétés physiques et chimiques, contrairement aux matériaux métalliques traditionnels. Les principaux avantages des roulements tout céramique fabriqués dans ce type de matériau sont les suivants :
(1) La dureté du matériau céramique technique est bien supérieure à celle de l'acier à roulement ordinaire, et la durée de vie du roulement tout céramique du même type peut être augmentée de plus de 30 % dans les mêmes conditions de travail ;
(2) Le coefficient de déformation thermique du matériau céramique technique n'est que de 1/4 à 1/5 de celui de l'acier à roulement, et le roulement tout céramique peut montrer une bonne résistance aux chocs thermiques et des performances de service stables dans des conditions de travail à très haute température, à basse température et à grande différence de température ;
(3) la densité du matériau céramique technique, l'inertie de rotation et la force centrifuge sont faibles, adaptées à une vitesse ultra-élevée et à une forte capacité portante, une bonne résistance à l'usure et un faible taux de défaillance ;
(4) Les céramiques techniques présentent une résistance à la corrosion, une isolation magnétoélectrique et d'autres caractéristiques, et présentent des avantages absolus en termes de performances de travail dans des conditions de corrosion, de champ magnétique puissant et de corrosion électrique.
Actuellement, la température de fonctionnement maximale des roulements tout céramique dépasse 1 000 °C, leur durée de fonctionnement continu peut dépasser 50 000 heures et leur autolubrification garantit une précision de fonctionnement et une durée de vie optimales même sans lubrification. Leurs caractéristiques structurelles compensent les défauts des roulements métalliques dans les applications techniques. Ils offrent des performances exceptionnelles : vitesse ultra-élevée, résistance aux basses et hautes températures, résistance à l'usure et à la corrosion, isolation magnétoélectrique, autolubrification sans huile, etc. Ils sont adaptés aux environnements extrêmement difficiles et aux conditions de travail spécifiques, et offrent de vastes perspectives d'application dans les domaines techniques de pointe.
Roulement tout céramique standard
Récemment, le Comité de travail de normalisation de la Société chinoise d'ingénierie mécanique a approuvé les trois normes suivantes officiellement publiées.
Palier lisse tout céramique Palier lisse centribulaire (T/CMES 04003-2022)
Roulements à rouleaux cylindriques tout céramique (T/CMES 04004-2022)
Spécifications géométriques et tolérances des roulements à billes cylindriques tout céramique (T/CMES04005-2022)
Cette série de normes est organisée par la branche Ingénierie de la production de la Société chinoise d'ingénierie mécanique et pilotée par l'Université Jianzhu de Shenyang (laboratoire d'ingénierie conjoint national et local des « Équipements et technologies de traitement à commande numérique de haute qualité pour la pierre »). Elle entrera officiellement en vigueur en avril 2022.
Cette série de normes techniques spécifie les termes, définitions, modèles spécifiques, dimensions, tolérances et jeux des roulements à joints tout céramique. Elle aborde également la classification, les exigences techniques de traitement, les exigences techniques d'appariement et les exigences techniques relatives aux rainures de coupe des roulements à rouleaux cylindriques tout céramique. Les dimensions, les caractéristiques géométriques, les écarts nominaux et les tolérances des roulements à billes tout céramique à trous cylindriques définissent également l'interface de travail des roulements tout céramique (à l'exception du chanfreinage). Sur la base de cette série de normes, l'objectif est de normaliser davantage la conception, la production, l'assemblage et les essais des roulements tout céramique, de garantir la qualité globale des performances des roulements céramiques, d'éviter les pertes inutiles lors de leur traitement, de leurs essais et de leur utilisation, de favoriser un développement sain et ordonné de l'industrie nationale des roulements tout céramique et de promouvoir la sécurité, la fiabilité et la rentabilité des roulements tout céramique. Ce processus contribue grandement à l'amélioration de la précision des roulements tout céramique nationaux.
La Société chinoise d'ingénierie mécanique (CMES) est une organisation sociale nationale habilitée à mener des activités de normalisation nationales et internationales. L'élaboration de normes cMES est l'un des objectifs de la norme cMES afin de répondre aux besoins des entreprises et du marché et de promouvoir l'innovation et le développement de l'industrie mécanique. Les organisations et les particuliers chinois peuvent soumettre des propositions pour l'élaboration et la révision des normes cMES et participer aux travaux concernés.
Le Comité de travail de normalisation du CMES est composé de 28 experts renommés issus d'universités et de collèges nationaux, d'instituts de recherche, d'entreprises, d'institutions de test et de certification, etc., et 40 groupes de travail professionnels sont responsables de l'élaboration des normes.
Date de publication : 30 mars 2022