Daniel Depoutot et Hervé Pelletier

"Le mouvement"

Texte de Hervé Pelletier

L’art du jeu et du frottement

Durant mon cursus de formation d’ingénieur en génie mécanique, j’ai eu la chance de découvrir une discipline lors d’un stage dans une entreprise de la région dijonnaise : la tribologie. Cette discipline est considérée comme une science nouvelle, qui s’intéresse à tous les problèmes soulevés par la lubrification, la notion de frottement et les phénomènes d’usure des organes de machine et les principaux composants. Depuis, j’ai consacré ma carrière d’enseignant-chercheur à cette science complexe. Tout d’abord durant ma thèse, en étudiant un procédé de traitement de surface permettant de renforcer la surface d’alliages utilisés pour la fabrication de prothèses orthopédiques, puis en tant que Maîtres de conférences dans un laboratoire d’Ingénierie des Surfaces, avec la caractérisation de nombreux revêtements destinés à retarder les dégradations par usure et enfin en tant que Professeur des Universités au sein l’équipe Physique-Mécanique et Tribologie des Polymères de l’Institut Charles Sadron (UPR 22 CNRS), laboratoire internationalement reconnu pour le développement des matériaux polymères du futur.

La tribologie, nom créé en 1966, (qui vient du Grec "tribein": frotter, et "logoz": parole, étude ou science) est l'étude ou la science, du frottement, branche du génie mécanique et de la science des matériaux qui a des applications concrètes en archéologie, dermatologie, cosmétique, dans l'industrie, les transports et la biomécanique. Classiquement, le frottement possède une image négative, source de dissipation d’énergie (diminution du rendement) et source de dégradations diverses (formation de débris, perte de matière, formation de rayures). Toutefois, dans certaines applications, le frottement est nécessaire, voire vital (système de freinage, adhérence des pneus d’un véhicule). Le frottement est une caractéristique extrinsèque diabolique car fonction des propriétés volumiques de matériaux en contact, de leurs propriétés physico-chimiques d’extrêmes surface, qui dépendent elles mêmes de l’environnement, et enfin de leur rugosité respective et du jeu créé entre les deux surfaces afin de favoriser le mouvement relatif.

Cette notion de jeu, véritable secret du mécanicien, est nécessaire pour créer le mouvement. Toutefois, un jeu excessif nuit à la précision du mouvement et peut entrainer des phénomènes d’arc-boutement (stade ultime d’un phénomène d’usure) tandis qu’un jeu trop faible peut amplifier les effets du frottement (diminution du rendement, perte d’énergie). Le mécanicien crée le jeu par le design des composants (forme, définition des surfaces) et leur positionnement relatif, tout en intégrant les limites et la précision des procédés de mises en forme, utilisés pour fabriquer les pièces. Oranges Mécaniques symbolise cette notion de jeu et de positionnement relatif des composants mécaniques (distances, parallélisme, perpendicularité), représentés notamment par des roues dentées, systèmes de transmission de puissance emblématiques de la Mécanique et très sensibles aux phénomènes d’usure et dont le fonctionnement dépend directement de leur mise en position (i.e., gestion de l’entre-axe) ou encore de la précision de leur réalisation (i.e. correction de denture). L’œuvre Princes et Princesses représente, quant à elle, la complexité mais aussi l’élégance des formes des pièces qu’il est actuellement possible de fabriquer, afin de créer des mouvements aux cinématiques de plus en plus sophistiquées, voire raffinées ...

Hervé PELLETIER

Professeur des Universités

Directeur du Département Mécanique - INSA de Strasbourg

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The Art of Play and Friction

During my training in mechanical engineering, as an intern in a company in the Dijon region of France I had the opportunity to discover a discipline called tribology. This domain is considered as a new science which focuses on all the problems raised by lubrication, the notion of friction and the phenomena of wear on machine parts and their main components. Since then, I have devoted my career as a teacher-researcher to this complex science. It was first during my thesis, studying a surface treatment process to reinforce the surface of alloys used for the production of orthopedic prostheses, and then as a Master of Conferences in a surface engineering laboratory with the characterization of many coatings intended to delay the deterioration by wear, and finally as a university professor within the Physics-Mechanics and Tribology Polymers team of Charles Sadron Institute (UPR 22 CNRS), internationally recognized laboratory for the development of polymeric materials of the future.

Tribology, a name created in 1966, (derives from the Greek "tribein": rub, and "logoz": study or science) is the study or science of friction. It’s a branch of mechanical engineering and the science of materials that has concrete applications in archeology, dermatology, cosmetics, in industry, transportation and biomechanics. Classically, friction has a negative image, as being a source of dissipation of energy (decrease of the yield) and a source of various degradations (formation of debris, loss of material, formation of stripes). However, in some applications, friction is necessary, even vital (braking system, adhesion of the tires of a vehicle). Friction is a diabolical extrinsic characteristic because it depends on the volume properties of the materials in contact, their physicochemical properties of extreme surfaces, which themselves depend on the environment, and finally their respective roughness and the play created between the two surfaces to promote relative movement.

This notion of the game, the real secret of the mechanic, is essential to creating movement. However, excessive play impedes the precision of the movement and may lead to bracing phenomena (the ultimate stage of a wear phenomenon) whereas a too weak interaction can amplify the effects of friction (decrease of yield, loss of energy). The mechanic creates the game by the design of the components (form, definition of surfaces) and their relative positioning, while integrating the limits and precision of the formatting processes used to make the parts. Oranges Mécaniques symbolizes this notion of play and relative positioning of mechanical components (distances, parallelism, perpendicularity), represented in particular by toothed wheels, power transmission systems emblematic of Mechanics and very sensitive to wear phenomena and whose operation depends directly on their positioning (ie, management of the inter-axis) or the accuracy of their realization (ie correction of teeth). The work Princes et Princesses represents, on the other hand, the complexity but also the elegance of the forms of the pieces that it is currently possible to manufacture, in order to create movements with kinematics more and more sophisticated, even refined ...

Hervé PELLETIER

University Professor

Director of the Mechanical Department - INSA Strasbourg