Le boîtier d'articulation d'un exosquelette comprend généralement plusieurs éléments principaux : la coque principale, les logements de roulement, les supports d'actionneurs et de moteurs, les supports de capteurs, les composants d'étanchéité et de fixation, ainsi que les interfaces de fixation. Ce châssis externe abrite les actionneurs, les moteurs et les systèmes de transmission, et assure le transfert de charge et le contrôle du mouvement. Le marché mondial des exosquelettes devrait passer de 850 millions de dollars en 2025 à 2.2 milliards de dollars d'ici 2030. La précision et les matériaux utilisés pour ces pièces ont donc un impact direct sur les performances. Le processus de fabrication, les exigences de précision et le choix des matériaux pour chaque composant sont essentiels pour garantir la fiabilité et la durabilité requises pour les exosquelettes modernes. La compréhension de ces facteurs est primordiale pour la conception d'articulations performantes.
Coque principale du boîtier dans un logement d'articulation d'exosquelette
La coque principale constitue l'élément porteur principal du boîtier d'une articulation d'exosquelette. Elle enveloppe l'actionneur, le moteur et le système de transmission, et supporte donc la majeure partie des contraintes exercées sur l'articulation. On peut la considérer comme le squelette interne de l'articulation. Si cette coque fléchit ou se déforme, l'articulation entière se désaligne et les pièces d'usure internes s'usent prématurément.
Procédés de fabrication de la coque principale
Usinage CNC à partir de billettes
L'usinage CNC à partir d'un lingot est la solution de choix pour les coques de haute précision. Un bloc massif d'aluminium AL6061-T6 est usiné pour obtenir la forme finale. Cet alliage est fréquemment utilisé pour la fabrication de boîtiers d'exosquelettes car il s'usine avec précision et offre des tolérances serrées. Le processus suit généralement un ordre précis :
- Choisissez le matériau — l'aluminium AL6061-T6 est un point de départ courant pour les applications de boîtier d'exosquelette.
- Contrôler les tolérances dimensionnelles pendant l'usinage, notamment aux points de fixation et aux interfaces avec les autres modules, afin que tout soit parfaitement aligné lors de l'assemblage.
- Préserver l'intégrité structurelle autour des zones à parois minces et des éléments complexes afin d'éviter toute déformation ou tout affaiblissement.
- Finition de surface : nettoyer la pièce, puis la sabler et l’anodiser. Le sablage élimine les traces d’outils et les marques d’usinage pour un aspect mat et uniforme. L’anodisation confère une résistance à la corrosion, une surface dure et résistante aux rayures, et un meilleur aspect.
Moulage sous pression et moulage à la cire perdue
Le moulage sous pression et le moulage à cire perdue sont également utilisés pour la coque principale. Le moulage sous pression est idéal pour les grandes séries où le coût unitaire est un facteur important. Le moulage à cire perdue permet de gérer les géométries internes complexes. Ces deux procédés réduisent le temps d'usinage, mais au détriment de la précision par rapport à l'usinage à partir de billettes.
Fabrication additive pour prototypes
La fabrication additive, ou impression 3D, excelle lors du prototypage. Elle permet aux ingénieurs de tester l'ajustement et la forme avant de se lancer dans la fabrication des outillages. On peut imprimer une coque pendant la nuit, la fixer sur un banc d'essai et obtenir des résultats dès le lendemain matin. Le compromis est évident : l'impression offre rapidité et liberté géométrique, mais les propriétés mécaniques des pièces imprimées sont généralement inférieures à celles du métal forgé.
Exigences de précision pour la coque principale
Tolérances dimensionnelles et géométriques
La précision commence aux points d'interface. Les trous de boulons, les alésages de paliers et les surfaces d'accouplement des modules doivent tous être contrôlés avec précision. Une tolérance imprécise à une interface se répercute sur l'ensemble de l'assemblage. Le tolérancement géométrique couvre la planéité, la perpendicularité et la position, et ces spécifications empêchent la déformation de la coque.
Spécifications de finition de surface
L'état de surface influe sur la durée de vie en fatigue et l'étanchéité. Les surfaces rugueuses créent des zones de concentration de contraintes où s'amorcent les fissures. Elles endommagent également les joints toriques et les joints d'étanchéité. Le sablage et l'anodisation améliorent la surface, mais la finition usinée sous-jacente reste le point de départ.
Matériaux pour la coque principale
Le choix des matériaux influe sur le poids, le coût et la durabilité. Voici une comparaison des options les plus courantes :
| Source | Principales caractéristiques | Applications typiques |
| Alliage d'aluminium | Économique, facile à usiner, bonne finition de surface, adapté à la production en grande série | Boîtiers produits en série, pièces sensibles au coût |
| Alliage de titane | Résistance aux hautes températures, biocompatible, résistant à la corrosion | Environnements corrosifs ou à haute température |
| polymère renforcé de fibres de carbone | Rapport résistance/poids optimal, dilatation thermique quasi nulle, rigidité élevée | Boîtiers d'instruments de précision, cadres de performance |
Alliages d'aluminium 6061 et 7075
Les alliages d'aluminium 6061 et 7075 constituent la base de la plupart des coques. L'aluminium 6061 se soude et s'usine facilement. L'aluminium 7075 offre une résistance supérieure, mais coûte plus cher et s'use plus difficilement. Pour une production en grande série où le coût est un facteur déterminant, l'aluminium est la solution idéale.
Alliage de titane Ti-6Al-4V
Le Ti-6Al-4V résiste à la chaleur et à la corrosion, contrairement à l'aluminium. De plus, il est biocompatible, un atout important pour les exosquelettes médicaux. Ses inconvénients majeurs sont son prix et sa complexité d'usinage.
Polymères renforcés de fibres de carbone
Le CFRP offre le meilleur rapport résistance/poids de sa catégorie. Il présente également une dilatation thermique quasi nulle et une rigidité élevée. C'est précisément pour ces raisons que les boîtiers optiques et de mesure de précision l'utilisent. Son prix d'achat est le plus élevé, mais les coûts d'entretien restent faibles.
Aucun matériau n'est universellement idéal. Le choix optimal dépend des conditions d'utilisation, du volume de production et du budget. Les ingénieurs ont souvent recours à l'analyse par éléments finis (FEM) pour comparer les chemins de contrainte entre les différentes conceptions. Cette analyse permet également de vérifier si une coque répond aux exigences de résistance avant toute découpe de métal. Les matériaux plus légers comme l'ABS sont plus fréquemment utilisés pour les prototypes de supports que pour les coques porteuses, car leur résistance est inférieure à celle du métal. En pratique, le procédé de fabrication et le choix du matériau sont indissociables.
Sièges et alésages de paliers dans un logement d'articulation d'exosquelette
Les logements et alésages de roulement sont au cœur de chaque logement d'articulation d'exosquelette. Ils accueillent les roulements qui permettent à l'articulation de tourner en douceur. Si ces logements sont mal ajustés, l'articulation gaspille de l'énergie et s'use rapidement. L'ajustement entre l'alésage et le roulement influe sur l'efficacité et la résistance à l'usure de l'articulation. Un alésage trop lâche permet au roulement de tourner dans le vide. Un alésage trop serré écrase la bague du roulement. Dans les deux cas, l'articulation se casse.
Procédés de fabrication des sièges de paliers
Alésage et réalésage de précision
L'alésage de précision permet d'obtenir un diamètre très fin. Un outil à un seul point tourne à l'intérieur du trou et enlève de la matière. L'opérateur peut ajuster la profondeur de coupe avec une grande précision. Ce contrôle rend l'alésage idéal pour les travaux nécessitant des tolérances serrées. Le réalésage intervient après l'alésage lorsque le trou requiert une finition plus lisse. Un alésoir à plusieurs arêtes enlève une fine couche de matière et laisse un alésage propre et rond. Ensemble, ces deux étapes constituent la base d'un logement de palier adéquat.
Meulage et Honing
Le meulage intervient lorsque l'alésage nécessite une finition encore plus fine. Une meule abrasive tourne contre la surface de l'alésage et enlève de petites quantités de matière. On obtient ainsi une surface très lisse avec un contrôle dimensionnel précis. Le rodage va encore plus loin. Un outil de rodage utilise des pierres abrasives pour polir l'alésage et corriger de petits défauts de forme. Ce procédé améliore la circularité et la rectitude. Pour un logement d'articulation d'exosquelette soumis à des mouvements constants, ces étapes sont cruciales. Elles réduisent la friction et prolongent la durée de vie des roulements.
Exigences de précision pour les sièges de paliers
Diamètre d'alésage et rondeur
La tolérance du diamètre d'alésage détermine le montage du roulement. Un jeu excessif provoque du cliquetis, tandis qu'un jeu insuffisant entraîne un blocage. La circularité de l'alésage empêche la déformation de la bague du roulement sous charge. Un alésage non circulaire comprime le roulement à certains endroits, ce qui provoque une usure prématurée. La précision requise à ce niveau est parmi les plus critiques de tout le logement.
Coaxialité et perpendicularité
La coaxialité garantit que deux alésages ou plus partagent le même axe. Dans un assemblage comportant des roulements des deux côtés, un défaut d'alignement provoque la flexion de l'arbre, ce qui engendre une charge inégale sur les roulements. La perpendicularité assure la perpendicularité de l'alésage par rapport à la surface de montage. Si l'alésage s'incline, le roulement supporte une charge axiale pour laquelle il n'a pas été conçu. Ces deux critères protègent le roulement et l'arbre, et garantissent le bon fonctionnement de l'assemblage sur des milliers de cycles.
Matériaux pour les sièges de paliers
Le choix du matériau des sièges de palier dépend de la charge, de la vitesse et de la lubrification. Voici une comparaison des options courantes :
| Source | Fonctionnalité | Température de service maximale |
| PTFE vierge | Haute résistance chimique et efficacité de fonctionnement | 200 ℃ |
| HYPATITE® PTFE | Perméabilité monomère inférieure et résistance à la compression et au fluage supérieure à celle des autres matériaux PTFE | 260 ℃ / 270 ℃ |
| PTFE chargé de carbone | Excellente résistance à la chaleur et à l'abrasion | 260 ℃ / 270 ℃ |
| FILLTITE® | Résistance thermique la plus élevée parmi les matériaux à base de PTFE | 300 ℃ |
| Graphite | Excellent pour les services à haute température | 500 ℃ |
| Métal | Excellent pour les services à haute température et abrasifs | 500 ℃ / 525 ℃ |
| PEEK | Résistance thermique et résistance mécanique supérieures | 270 ℃ |
| PTFE chargé de fibres de verre avec MoS2 | Résistance à l'abrasion et efficacité opérationnelle accrues | 230 ℃ |
| Nylon avec MoS2 | Résistance mécanique supérieure | 140 ℃ |
Inserts en acier trempé
Les inserts en acier trempé supportent les charges les plus importantes. Ils résistent à l'usure et conservent leur forme sous pression. Lorsqu'un logement de palier est fabriqué en acier trempé, l'alésage reste parfaitement droit même après des millions de cycles. Ces inserts sont emmanchés à force dans le logement ou boulonnés. Le matériau du logement peut ainsi être allégé et moins coûteux. Cette conception en deux parties permet de gagner du poids sans compromettre la résistance.
Alliages de bronze et de laiton
Les alliages de bronze et de laiton offrent d'excellentes propriétés de palier. Ils sont particulièrement adaptés aux applications en contact mobile. Les bagues, manchons, plaques d'usure et pièces coulissantes sont souvent réalisés avec ces nuances. Le bronze C93200 est couramment utilisé pour ce type d'applications. Il présente d'excellentes propriétés de palier et supporte parfaitement les contacts mobiles. Ces alliages résistent également mieux à la corrosion que l'acier dans certains environnements. Ils sont moins coûteux que l'acier trempé et s'usinent facilement.
Plastiques techniques PEEK et PTFE
Le PEEK et ses composés chargés, notamment ceux contenant du PTFE, de la fibre de carbone ou du bronze, présentent un faible coefficient de frottement et une bonne résistance à l'usure. Ils ne nécessitent pas la lubrification requise pour un contact métal sur métal. De ce fait, le PEEK remplace fréquemment le bronze, le laiton et l'acier trempé dans les bagues, les roulements, les engrenages et les plaques d'usure. Il est particulièrement adapté aux situations où la lubrification est impossible, interdite ou présente des risques de contamination. Les composés PEEK de qualité roulement, chargés de PTFE et de graphite ou de fibre de carbone, fonctionnent à sec au contact d'arbres métalliques. Leurs performances en matière de frottement et d'usure sont comparables à celles des bagues en bronze. Ils évitent également les problèmes de corrosion et de rétention de lubrifiant rencontrés avec le bronze dans les environnements de lavage ou d'exposition à des produits chimiques. Pour un boîtier d'articulation d'exosquelette utilisé en salles blanches ou en milieu médical, cet aspect est primordial. Les propriétés mécaniques du PEEK résistent bien aux mouvements répétés. Le PTFE offre un coefficient de frottement encore plus faible, mais une résistance moindre. Les ingénieurs combinent souvent les deux matériaux pour optimiser les performances.
D'un point de vue pratique, le logement du palier détermine le comportement de l'articulation. Un logement bien conçu, réalisé dans le matériau adéquat, assure un fonctionnement optimal du logement d'articulation d'exosquelette pendant des années. Un logement de mauvaise qualité cède prématurément et entraîne la défaillance du palier. L'alignement et le support du palier dépendent de ce logement. Un alésage correct garantit le bon fonctionnement des paliers. Un alésage incorrect, en revanche, compromet la fiabilité de l'articulation, même avec une grande précision. Ce principe s'applique à chaque palier de l'assemblage. Chacun nécessite un logement adapté à ses tolérances et à son profil de charge. C'est pourquoi la conception des logements de paliers mérite autant d'attention que celle du logement principal.
Supports d'actionneur et de moteur dans un logement d'articulation d'exosquelette
Les articulations des exosquelettes des membres inférieurs accueillent différents types de moteurs à l'intérieur de leur boîtier. On trouve des moteurs BLDC sans cadre dans les articulations du coude, du genou et du poignet. Les ingénieurs utilisent également des moteurs avec réducteurs, des moteurs à câbles Bowden, des actionneurs pneumatiques et des actionneurs élastiques en série. Les motoréducteurs planétaires à couple élevé, les entraînements quasi-directs et les entraînements à rapport élevé avec engrenages harmoniques complètent la liste. Chaque type d'actionneur nécessite un support alignant parfaitement le rotor avec la transmission. Un support mal aligné entraîne une perte d'énergie et une usure prématurée des pièces.
Procédés de fabrication des supports d'actionneurs
Fraisage et perçage CNC
L'usinage CNC assure la fabrication des plaques d'actionneur. Quatre plaques distinctes sont usinées sur la machine CNC. L'accouplement moteur-réducteur en acier est tourné et dressé sur le tour, puis percé et laminé sur la fraiseuse. L'arbre de l'encodeur subit les mêmes étapes : tournage sur le tour, puis perçage sur la fraiseuse. Les accouplements entre l'actionneur et la biellette de jambe sont en aluminium, tournés sur le tour et percés sur la fraiseuse. Ces opérations permettent de contrôler l'alignement des trous de boulons avec le centre de l'alésage.
Fabrication et soudage de tôlerie
L'utilisation de tôles permet de réduire le coût des éléments de châssis ne supportant pas de charges importantes. La plupart des pièces sont en tôle d'aluminium fine. Le travail consiste principalement à découper ou percer la tôle. Pour l'arbre de l'encodeur, pièce critique, un tour est la solution idéale. L'impression 3D haute résolution convient également pour les prototypes. Le soudage permet d'assembler les pièces pour former un sous-châssis boulonné au boîtier.
Exigences de précision pour les supports d'actionneurs
Tolérance de position du trou
Les supports moteur nécessitent un positionnement précis des trous de fixation. Des tolérances de positionnement exactes empêchent les boulons de désaxer le moteur. Un contrôle par machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) ou par goupille garantit l'alignement des trous. La réussite de l'assemblage repose sur le respect des tolérances géométriques et dimensionnelles (GD&T) appliquées à ces éléments. Indiquez systématiquement la planéité, la perpendicularité et le positionnement exact sur les schémas de fixation des actionneurs. Sans ces indications, la fixation engendrera des vibrations dès le premier jour.
Planéité et alignement angulaire
La planéité de la surface de montage empêche le moteur de basculer. L'alésage de guidage et l'entraxe des boulons sont vérifiés par rapport à cette même surface de référence. Ce contrôle permet de détecter toute inclinaison avant la fixation du moteur.
Le positionnement des trous ne garantit pas à lui seul un alignement angulaire parfait. Une petite erreur de perpendicularité à la base du support se traduit par un décalage plus important à la hauteur de fonctionnement du moteur. Le contrôle précis de cet alignement repose sur des tolérances de perpendicularité et de position réelles, liées à des références fonctionnelles. Des goujons ou des pilotes usinés assurent la haute précision requise. Les trous de dégagement ne peuvent supporter les charges dynamiques d'un moteur en marche.
Matériaux pour supports d'actionneurs
Le choix des matériaux dépend de la charge, du poids et de l'environnement.
Acier Inoxydable
L'acier inoxydable offre une excellente résistance à la corrosion et une grande robustesse. Il supporte des charges élevées, notamment celles des actionneurs puissants. Son principal inconvénient est son poids. Pour une articulation du membre inférieur, où la durabilité prime sur le poids, l'acier inoxydable est un choix judicieux.
Alliages d'aluminium
Les alliages d'aluminium offrent un bon compromis entre résistance et légèreté. Ils s'usinent rapidement et coûtent moins cher que l'acier inoxydable. Pour les supports supportant des charges modérées, l'aluminium est la norme. Les mêmes alliages que ceux utilisés pour la coque principale (6061 et 7075) conviennent parfaitement. Leurs propriétés sont adaptées à la plage de charges.
Nylon rempli de verre
Le nylon renforcé de fibres de verre offre de bonnes propriétés mécaniques pour un poids inférieur à celui du métal. Il supporte des charges modérées et résiste au fluage sous contraintes répétées. Ce matériau est idéal pour les assemblages légers où chaque gramme compte. Le moulage par injection permet une production rapide.
La précision est essentielle à la solidité de l'ensemble du support. Un moteur excentré vibre, use les roulements et consomme de l'énergie. Le support est soumis aux mêmes contraintes que le carter principal : maintien de la position, résistance aux charges, durée de vie de milliers de cycles. Certaines conceptions avancées intègrent des plaques de liaison avec la transmission, ce qui rend l'alignement du support encore plus critique. Le support doit maintenir l'alignement des axes du moteur et de la transmission. Les ingénieurs réalisent une analyse par éléments finis (FEM) du support afin d'identifier les chemins de contrainte et de confirmer sa rigidité. La résistance du support dépend des matériaux, de sa géométrie et de la qualité des soudures ou des fixations. Cette résistance détermine sa capacité à supporter les conditions extrêmes et des milliers de cycles.
Supports de capteurs dans un boîtier d'articulation d'exosquelette
Les supports de capteurs et d'encodeurs intégrés au boîtier d'articulation d'un exosquelette nécessitent une répétabilité et une stabilité thermique élevées. En effet, la tolérance de montage détermine la résolution utilisable de l'encodeur après installation. Un montage imprécis peut entraîner une instabilité des bits de basse résolution. Les ingénieurs y remédient alors par calage, micro-alignement, réétalonnage ou filtrage. La stabilité thermique est tout aussi cruciale. La dilatation des matériaux étant différente, la cible de détection, le stator, le boîtier ou l'arbre peuvent se déplacer les uns par rapport aux autres. Même un mouvement infime affecte la qualité du signal. Ce problème est particulièrement marqué pour les encodeurs à arbre creux, à profil bas ou sans cadre, où la relation rotor-stator dépend de l'empilement mécanique. Un système aligné à température ambiante peut voir sa géométrie de signal se dégrader suite à une dilatation thermique, des variations de précharge des roulements ou une déformation structurelle.
Procédés de fabrication des supports de capteurs
Usinage CNC pour petites pièces
L'usinage CNC permet de réaliser les détails de précision nécessaires aux supports de capteurs. Les petits logements, les fentes et les trous de fixation requièrent des outils de précision et des passes fines. Un machiniste peut assurer un positionnement précis sur ces éléments sans outillage spécifique. Pour les petites et moyennes séries, cette méthode offre la meilleure précision. L'aluminium détendu est couramment utilisé comme matière première car il conserve sa stabilité après usinage.
Moulage par injection pour volumes élevés
Le moulage par injection prend le relais lorsque la production augmente. Un moule en acier forme la pièce en une seule étape, et les temps de cycle se réduisent à quelques secondes. Le principal inconvénient réside dans le coût initial de l'outillage. L'impression 3D convient également aux prototypes, permettant aux ingénieurs de vérifier l'ajustement avant de s'engager dans la fabrication d'un moule. Pour les productions en grande série, le moulage est plus avantageux en termes de coût par pièce.
Exigences de précision pour les supports de capteurs
Le positionnement précis des trous de fixation est essentiel pour garantir la répétabilité. L'orientation du capteur et la planéité de sa surface doivent être contrôlées avec une grande précision afin de préserver la qualité du signal. La répétabilité des dimensions assure la stabilité du montage après démontage et remontage. La stabilité thermique maintient l'alignement du capteur malgré l'échauffement de la jonction. Un support qui se dilate ou se tord sous l'effet de la température fausse la mesure. Le choix du matériau et la géométrie sont tous deux déterminants.
Matériaux pour supports de capteurs
Le choix des matériaux repose sur un équilibre entre poids, résistance et coût. Parmi les options courantes, on trouve l'aluminium détendu pour la précision et la stabilité, ainsi que d'autres métaux et polymères pour les applications où le poids est optimisé. Les matériaux de fonderie sous pression, tels que les alliages d'aluminium et de magnésium, sont utilisés pour les pièces métalliques légères. Les matériaux de moulage par injection comprennent les plastiques techniques.
Alliages d'aluminium et de magnésium
Les alliages d'aluminium et de magnésium offrent de bonnes propriétés mécaniques pour un poids réduit. Le magnésium est plus léger, mais il se corrode plus facilement. L'aluminium offre un meilleur équilibre pour la plupart des supports.
ABS et polycarbonate
L'ABS et le polycarbonate conviennent parfaitement aux supports moulés. L'ABS offre une bonne résistance aux chocs à moindre coût. Le polycarbonate apporte résistance et transparence. Les deux matériaux sont adaptés aux charges modérées.
PEEK pour hautes températures
Le PEEK résiste aux hautes températures là où d'autres plastiques cèdent. Il conserve sa résistance et sa rigidité même lorsque la jonction chauffe. Son coût plus élevé le rend adapté aux applications exigeantes.
Étanchéité et rétention dans un logement d'articulation d'exosquelette
Les joints et les dispositifs de retenue jouent le rôle du système immunitaire dans le logement d'une articulation d'exosquelette. Ils empêchent la poussière, l'eau et les saletés de pénétrer. Sans eux, les roulements rouillent, les capteurs perdent en précision et les actionneurs tombent en panne prématurément. Un joint en bon état assure également la lubrification. Les dispositifs de retenue maintiennent l'ensemble en place. Ils empêchent les joints de se déloger et les roulements de se déplacer.
Procédés de fabrication des joints et des dispositifs de retenue
Les joints et les bagues de retenue sont fabriqués par moulage ou usinage, selon le matériau et le volume. Le moulage par compression est courant pour les joints élastomères, tandis que le tournage CNC est utilisé pour les bagues de retenue.
Moulage par compression pour joints élastomères
Le moulage par compression permet de fabriquer des joints en caoutchouc grâce à la chaleur et à la pression. Une pièce de caoutchouc est placée dans un moule chauffé. Le moule se ferme et le caoutchouc se répand pour remplir la forme. Après durcissement, le joint a la forme voulue. Ce procédé convient aux joints toriques, aux joints d'étanchéité et aux joints à lèvres sur mesure. Il permet de produire de grandes séries et de maîtriser les coûts d'outillage.
Usinage CNC pour anneaux de retenue
Le tournage CNC permet de fabriquer des anneaux de retenue à partir de barres de métal ou de plastique. Un tour usine la forme de l'anneau, les rainures et les bords en une seule étape. Pour les anneaux élastiques et les anneaux spiralés, le tournage crée la forme de base. Des étapes supplémentaires permettent de réaliser l'encoche ou la fente. Le tournage offre un contrôle précis de l'épaisseur et du diamètre de l'anneau. Ce contrôle est essentiel pour que l'anneau s'enclenche dans une rainure avec la force adéquate.
Exigences de précision pour les joints et les dispositifs de retenue
Dimensions des rainures et état de surface
Les dimensions d'une gorge déterminent l'efficacité d'un joint. Une gorge trop profonde permet au joint de bouger, tandis qu'une gorge trop peu profonde le comprime excessivement. Ces deux problèmes entraînent des fuites. L'état de surface à l'intérieur de la gorge est également important. Une gorge rugueuse endommage la lèvre du joint lors de la pose, tandis qu'une gorge lisse permet au joint de se mettre en place sans dommage. Le même principe s'applique aux gorges des bagues de retenue : une gorge rugueuse peut engendrer des contraintes susceptibles de fissurer la bague.
Tolérances d'ajustement serré
L'ajustement serré maintient les dispositifs de retenue et les joints en place sans vis ni boulons. La partie extérieure est légèrement plus grande que la partie intérieure. Leur pression mutuelle assure une bonne adhérence. Un ajustement trop serré risque de fissurer le boîtier, tandis qu'un ajustement trop faible peut entraîner le détachement de la pièce. Les ingénieurs calculent l'ajustement optimal en fonction des matériaux et de la charge. Dans le cas d'un boîtier d'articulation d'exosquelette, les vibrations rendent cet ajustement encore plus crucial. Un dispositif de retenue mal ajusté peut se déloger lors de la marche.
Matériaux pour joints et dispositifs de retenue
Le choix des matériaux repose sur un équilibre entre flexibilité, résistance chimique et solidité. Les joints sont généralement en élastomères ; les éléments de retenue sont souvent en métal ou en plastique.
Caoutchouc nitrile et Viton
Le caoutchouc nitrile est compatible avec les huiles et les graisses. Il coûte moins cher que le Viton. Le Viton résiste mieux à la chaleur et aux produits chimiques agressifs. Pour une articulation exposée à des produits de nettoyage ou à des températures très élevées, le Viton est plus sûr. Son principal inconvénient est son prix.
Anneaux de retenue en acier inoxydable
Les anneaux en acier inoxydable présentent une grande résistance et sont inoxydables. Ils supportent les vibrations et les assemblages répétés. Ce matériau conserve mieux sa forme que les anneaux en plastique. Pour les charges importantes, l'acier inoxydable est le choix de référence.
PTFE et UHMWPE
Le PTFE présente un faible coefficient de frottement et une bonne résistance chimique. L'UHMWPE offre une résistance élevée à l'usure. Ces deux matériaux conviennent parfaitement comme bagues d'appui ou pièces d'usure. Ils protègent le joint principal contre toute expulsion ou endommagement. Dans un logement d'articulation d'exosquelette, ces matériaux contribuent à prolonger la durée de vie de l'articulation. Les ingénieurs effectuent souvent des analyses par éléments finis (FEM) pour vérifier le comportement des joints et des cages sous charge. La résistance du système de retenue dépend du matériau, de la forme et de l'ajustement. Une cage de faible qualité cède avant le joint. Cette défaillance permet l'infiltration de poussière et endommage également les roulements. Il en va de même pour chaque roulement de l'assemblage. Chacun nécessite un joint et une cage adaptés à sa tolérance et à son profil de charge. En pratique, l'étanchéité et la retenue méritent autant d'attention que l'enveloppe principale. Un joint bon marché peut compromettre la solidité d'une articulation coûteuse.
Usinage pour un logement d'articulation d'exosquelette
Il existe de nombreuses façons de fabriquer un boîtier articulaire pour exosquelette. On peut utiliser l'usinage CNC classique et le moulage par injection. La fabrication additive est également une option. Chaque méthode offre différents niveaux de précision et de possibilités de formes. Le choix optimal dépend de la quantité nécessaire, du budget et des performances recherchées. Des entreprises comme NOBLE, un fabricant chinois de premier plan, proposent toutes ces solutions. Leur expertise en usinage permet aux clients de passer du prototype à la production en série sans changer de fournisseur.
Processus soustractifs
Usinage CNC 3 axes et 5 axes
L'usinage CNC trois axes permet de réaliser des formes simples. L'outil se déplace selon les axes X, Y et Z tandis que la pièce reste immobile. Cette technique est idéale pour les supports simples et les surfaces planes. L'usinage cinq axes ajoute deux axes de rotation. L'outil peut ainsi atteindre les contre-dépouilles et les surfaces inclinées en une seule opération. Ceci est particulièrement avantageux pour la fabrication de boîtiers d'articulation d'exosquelette aux courbes complexes. Moins d'opérations signifie une meilleure précision. Le fraisage cinq axes est couramment utilisé pour la fabrication de boîtiers d'articulation en aluminium sur mesure. Les plans de fraisage dynamiques facilitent l'usinage des parois minces en stabilisant les sections fines pendant la coupe.
Opérations de tournage et de tournage-fraisage
Le tournage permet d'usiner des formes arrondies sur un tour. Les logements de paliers, les alésages d'arbres et les gorges de bagues de retenue sont autant d'opérations réalisées par tournage. La pièce tourne tandis que l'outil se déplace le long de sa surface. Les opérations de tournage-fraisage combinent tournage et fraisage sur une seule machine. Cela réduit le temps de manipulation et permet un meilleur alignement des formes arrondies et planes. Le tournage de précision garantit la circularité parfaite requise pour les logements de paliers.
Technologie d'impression additive et 3D
Fabrication additive métallique
La fabrication additive métallique permet de construire des pièces à partir de poudre métallique. Un laser fond chaque couche et la fusionne à la couche inférieure. On obtient ainsi une pièce métallique d'une densité optimale. Cette technologie est particulièrement adaptée aux canaux internes complexes impossibles à usiner. Son principal inconvénient réside dans la qualité de surface. Les surfaces imprimées nécessitent un usinage ultérieur pour les logements de roulements et les gorges d'étanchéité.
Dépôt d’énergie dirigé
Le dépôt d'énergie dirigée (DED) consiste à alimenter un faisceau laser avec de la poudre ou du fil métallique. Le matériau fond au contact de la pièce. Le DED est particulièrement adapté à l'ajout de détails ou à la réparation de zones usées. Moins courant pour les boîtiers complets, il s'avère utile pour la fabrication hybride : on usine une coque de base sur laquelle on ajoute des éléments imprimés.
Le dépôt de fil fondu (FDM) joue également un rôle important, notamment en début de développement. Le FDM permet de fabriquer des pièces par fusion de filament, couche par couche. Ces éléments imprimés en 3D sont particulièrement adaptés aux prototypes et aux pièces peu sollicitées. Le FDM offre aux ingénieurs un moyen rapide de vérifier l'ajustement et la forme. Ces éléments porteurs imprimés en 3D par FDM servent de pièces d'essai fonctionnelles. Ils permettent de contrôler le jeu et l'assemblage avant la découpe du métal. Le dépôt de fil fondu offre ainsi une méthode fiable pour tester des conceptions sans attendre la fabrication des outillages.
Procédés de formage et de moulage
Casting d'investissement
Le moulage à cire perdue commence par un modèle en cire. Ce modèle est recouvert de céramique. Après durcissement de la céramique, la cire fond et le métal remplit l'espace ainsi créé. Ce procédé permet de réaliser des formes internes complexes inaccessibles à l'usinage. Le résultat en termes de finition de surface et de précision se situe entre l'impression et le moulage.
Moulage par Injection
Le moulage par injection injecte du plastique fondu dans un moule en acier. Ce procédé est rapide, avec des temps de cycle inférieurs à une minute. Le coût initial de l'outillage est élevé, mais le coût unitaire diminue avec la production en grande série. Pour la fabrication en grande série de boîtiers articulaires d'exosquelette, le moulage est la solution idéale. Ce procédé garantit des dimensions constantes pour des milliers de pièces. NOBLE réunit toutes ces méthodes chez un fournisseur unique. Vous pouvez ainsi prototyper par impression, valider par moulage et industrialiser par moulage ou usinage.
Considérations de conception pour un logement articulaire d'exosquelette
Le boîtier articulaire d'un exosquelette doit supporter des charges sans se déformer, tout en restant léger. Chaque gramme supplémentaire sollicite davantage les moteurs. Les ingénieurs doivent trouver un équilibre entre ces deux exigences à chaque étape de la conception.
Intégrité structurelle et optimisation du poids
Optimisation topologique et nervures
L'optimisation topologique détermine les zones où le matériau est le plus nécessaire. Le logiciel part d'un bloc de matériau et supprime tout ce qui ne contribue pas aux contraintes. La structure restante présente un aspect naturel, fin et efficace. Les nervures rigidifient les parois fines. Placées le long des axes de charge, elles empêchent le flambage des parois. Un réseau de nervures bien conçu peut accroître significativement la rigidité d'une coque. La résistance de l'ensemble du boîtier dépend de la manière dont les nervures sont fixées aux logements de paliers et aux supports de fixation.
Validation de l'analyse par éléments finis
L'analyse par éléments finis (AEF) vérifie la conception avant l'usinage. Les ingénieurs créent un maillage de petits éléments sur la pièce, puis appliquent des charges et des contraintes. Le logiciel calcule les contraintes et les déformations en chaque point, détectant ainsi les zones de faiblesse dès le début. Pour les pièces en fibre de carbone, les ingénieurs utilisent un modèle de matériau orthotrope qui tient compte des différentes rigidités selon les directions. La méthode des éléments finis permet de comparer différentes options. En effectuant la même analyse sur l'aluminium, le titane et la fibre de carbone, on détermine le matériau le plus adapté à la charge. La méthode des éléments finis valide également le positionnement des nervures. Les résultats de l'analyse AEF orientent le choix final de la forme et du matériau.
Gestion thermique et résistance à l'usure
Voies de dissipation de la chaleur
La chaleur provient de plusieurs sources à l'intérieur du boîtier. Les actionneurs et les moteurs génèrent de la chaleur lors de leur utilisation. Les composants électroniques internes contribuent également à ce réchauffement. La chaleur corporelle de l'utilisateur aggrave la situation. Les points de contact des articulations chauffent en raison des frottements et des contraintes. Une ventilation insuffisante autour des articulations emprisonne cette chaleur. Les couches isolantes du rembourrage entravent son évacuation. L'humidité due à la transpiration réduit le refroidissement et provoque des irritations cutanées. Le fonctionnement dynamique engendre des charges thermiques variables. Les ingénieurs conçoivent des voies d'évacuation de la chaleur. Ils utilisent des ailettes, des coussinets conducteurs et des canaux de ventilation pour éloigner la chaleur des parties sensibles.
Traitements de surface et revêtements
Les coques extérieures sont en plastique ABS, en fibre de carbone ou en alliages d'aluminium. Chaque matériau conduit et isole la chaleur différemment. Les couches de contact internes sont en mousse à mémoire de forme et en maille. Ces matériaux protègent l'utilisateur, mais retiennent également la chaleur. Les polymères organiques associés aux tissus améliorent l'isolation thermique. Cette isolation accrue modifie la réponse thermique de l'ensemble de l'articulation. Des revêtements comme l'anodisation dure sur l'aluminium ajoutent une couche résistante à l'usure. Ils améliorent la résistance à la corrosion pour une utilisation médicale ou en extérieur.
Accessibilité pour l'assemblage et la maintenance
Conception modulaire pour le remplacement sur site
La conception modulaire permet un remplacement rapide d'un boîtier endommagé par un technicien. Les fixations et connecteurs standardisés réduisent les temps d'arrêt. La résistance de l'assemblage modulaire doit être identique à celle de la conception d'origine. Des tests ont démontré la solidité de la connexion sous charges répétées. Cette approche facilite également les mises à niveau : un actionneur plus récent peut être installé dans le même boîtier.
Gestion de l'empilement des tolérances
Les tolérances s'accumulent tout au long de l'assemblage. Un alésage d'arbre à sa limite haute associé à un roulement à sa limite basse engendre un jeu. Ce jeu provoque des vibrations et du bruit. L'analyse cumulative des tolérances permet de prédire le jeu le plus important. Les ingénieurs ajustent les tolérances individuelles pour que l'assemblage final soit conforme aux spécifications. La précision de l'assemblage final dépend de la gestion de ces cumuls. La résistance des assemblages boulonnés repose sur une précharge correcte. Un boulon desserré réduit la résistance de l'assemblage. Un boulon trop serré endommage le filetage. Une bonne gestion des cumuls garantit le bon fonctionnement de chaque élément de fixation.
Matériaux couramment utilisés pour le logement des articulations d'un exosquelette
Les matériaux utilisés pour les articulations d'un exosquelette sont très variés. On privilégie souvent les alliages d'aluminium et l'acier pour leur rapport résistance/poids élevé et leur résistance à la fatigue. Les polymères comme l'ABS sont également présents, principalement pour les prototypes imprimés en 3D. Chaque matériau présente des avantages et des inconvénients différents.
Les métaux
Aluminium 6061-T6 et 7075-T6
L'aluminium 6061-T6 et le 7075-T6 sont deux des alliages les plus couramment utilisés pour les carters de joints. Ils s'usinent bien et offrent une bonne résistance. Cependant, ils diffèrent sur des points essentiels. Voici un tableau comparatif :
| Propriétés | 6061-T6 | 7075‑T6 / 7075‑T651 |
| Résistance à la traction | 276 MPa | 503 MPa |
| Résistance à la fatigue | 96 MPa | 160 MPa |
| Module d'élasticité | 71.0 GPa | 71.7 GPa |
| Résistance à la corrosion | Film d'oxyde Al₂O₃ auto-passivant (stable) | Contient 1.2 à 2.0 % de cuivre ; nécessite un revêtement |
| Exigence de revêtement | Aucun pour les environnements difficiles | Doit être passivé ou revêtu |
Le passage de l'acier 6061 à l'acier 7075 réduit la section transversale d'environ 45 % pour une même charge de traction. La rigidité reste cependant quasiment inchangée. Si le flambage est un facteur déterminant, l'acier 7075 n'offre aucun avantage. Pour une utilisation intensive, l'acier 7075 ou la fibre de carbone sont préférables. Des revêtements multicouches thermodurcissables ou anodisés de pointe scellent les microporosités de l'acier 7075-T6. Ces revêtements empêchent la fissuration par corrosion sous contrainte due à l'humidité sous des charges cycliques à haute fréquence, au-delà de 10 millions de cycles de marche. Les surfaces anodisées dures et scellées résistent également à plus de 2 000 heures de test au brouillard salin sans piqûres.
Titane Ti-6Al-4V
Le titane Ti-6Al-4V est plus résistant que les alliages d'aluminium et plus léger que l'acier. Il résiste bien à la chaleur et à la corrosion. Les exosquelettes médicaux l'utilisent souvent car il est compatible avec le corps humain. En contrepartie, il est plus cher et plus difficile à usiner. Le titane est plus difficile à travailler et coûte plus cher au kilo. Mais pour les applications où le poids et la résistance à la corrosion sont primordiaux, il offre des avantages que l'aluminium ne peut pas offrir.
Acier inoxydable 17-4 PH
L'acier inoxydable 17-4 PH est omniprésent dans les logements d'articulations soumis à une forte usure. On le retrouve notamment dans les paliers, les axes d'articulation et les points de pivot. Bien que lourd, il est robuste et économique. Certains exosquelettes passifs utilisent de l'acier à ressort pour le stockage d'énergie élastique. Des alliages spéciaux supportent des charges cycliques extrêmes. Si l'acier n'est pas le matériau de prédilection pour les conceptions où le poids est un facteur critique, sa durabilité en fait un choix judicieux.
Polymères et composites
PEEK et ÎLE-du-Prince-Édouard
Le PEEK et le PEI (commercialisé sous le nom d'Ultem) sont des plastiques techniques utilisés pour les bagues d'articulation et les surfaces de roulement. Résistants à l'usure sans graisse, ils permettent de réduire le poids et le coût. De plus, ils peuvent être moulés en formes dont l'usinage en aluminium serait onéreux. Pour un boîtier d'articulation d'exosquelette, ces plastiques sont particulièrement adaptés aux environnements où la lubrification est difficilement envisageable.
Composites en fibre de carbone et en fibre de verre
Les polymères renforcés de fibres de carbone présentent d'excellents rapports résistance/poids. Cependant, ils sont fragiles et sensibles aux chocs. La matrice se dégrade sous l'effet des UV, des variations de température et de l'humidité, ce qui entraîne un délaminage et une perte de résistance. Les composites en fibres de verre sont moins coûteux, mais plus lourds. Dans les deux cas, une conception soignée est indispensable pour éviter toute rupture soudaine.
PLA et ABS pour les prototypes imprimés en 3D
Pour les prototypes de première phase, l'ABS et le PLA sont couramment utilisés. Les ingénieurs ont recours au dépôt de fil fondu (FDM) pour imprimer rapidement ces pièces. Le filament polymère traverse une buse chauffée et se dépose couche par couche. Ces éléments imprimés en 3D, conçus pour supporter des charges, sont parfaits pour vérifier l'ajustement et le jeu. Ils ne sont pas destinés à la production finale. Cependant, le dépôt de fil fondu offre une solution rapide pour tester les formes. Les ingénieurs privilégient l'impression 3D pour sa rapidité et son faible coût. Les propriétés des matériaux de ces pièces imprimées sont suffisantes pour le prototypage. C'est pourquoi l'impression en ABS est si fréquente en début de projet.
Critères de sélection et compromis en termes de forces
Rapport résistance-poids
Il existe un compromis fondamental entre résistance, poids et durabilité. Les alliages d'aluminium sont légers, mais ont tendance à se rompre sous des charges répétées. L'acier offre une meilleure résistance, mais son poids réduit l'autonomie de la batterie et le confort d'utilisation. Les composites en fibre de carbone présentent un excellent rapport résistance/poids, mais leurs défaillances sont difficiles à prévoir.
Coût et usinabilité
Le coût et le volume de production déterminent le choix des matériaux. L'aluminium 6061 est bon marché et facile à obtenir. La fibre de carbone est coûteuse et sa production est longue. Pour les petites séries, on privilégie l'usinage du métal. Pour les grandes séries, le plastique moulé par injection est justifié. L'usinabilité est également un facteur important. L'aluminium s'usine rapidement. Le titane use prématurément les outils.
Résistance à la corrosion et à la fatigue
La résistance à la corrosion assure le bon fonctionnement de l'assemblage même dans des conditions difficiles. L'aluminium 6061 forme naturellement une couche d'oxyde stable. L'aluminium 7075, en revanche, nécessite un revêtement en raison de sa teneur en cuivre. La résistance à la fatigue est tout aussi cruciale. L'aluminium 6061-T6 présente une limite de fatigue de 96 MPa, tandis que celle de l'aluminium 7075-T6 atteint 160 MPa. Pour une utilisation intensive, l'aluminium 7075 ou la fibre de carbone sont les matériaux les plus performants. Les mécanismes d'assemblage eux-mêmes constituent souvent le point faible de l'assemblage. Les roulements à billes et les bagues classiques s'usent rapidement sous des charges à haute fréquence. Un roulement à l'intérieur du logement est soumis aux mêmes contraintes. Les roulements doivent supporter des cycles répétés sans s'user. L'absence de matériaux autolubrifiants efficaces accroît les besoins de maintenance. Lors du choix d'un matériau, les ingénieurs examinent des propriétés mécaniques telles que la résistance à la fatigue. La robustesse de l'ensemble dépend de ce choix. Ils effectuent également une analyse par éléments finis pour vérifier le comportement sous charge. Les propriétés du matériau guident chaque décision. Un choix judicieux détermine la durabilité de l'assemblage et sa défaillance prématurée.
Expertise de NOBLE en matière de logement des articulations d'exosquelettes
NOBLE est un partenaire de fabrication spécialisé dans le travail du métal et du plastique. Nous produisons des pièces de logement d'articulation pour exosquelettes destinées aux équipes exigeant une grande précision et une qualité constante. Notre atelier prend en charge le travail du métal et du plastique. Cette polyvalence est essentielle, car un logement d'articulation est rarement composé d'un seul matériau.
Capacités de traitement des métaux et des plastiques
Usinage CNC, fonderie et moulage par injection
Nous réalisons l'usinage CNC, la fonderie et le moulage par injection sur un seul site. Ainsi, nous pouvons vous fournir un boîtier en aluminium usiné, un support d'actionneur moulé et un support de capteur moulé. Vous évitez ainsi les conflits et les accusations mutuelles qui surviennent souvent lorsque trois fournisseurs se renvoient la balle. Pour les pièces en plastique, nous moulons l'ABS et d'autres qualités techniques. Nous proposons également l'impression 3D pour les premiers essais et montages. Si vous avez besoin d'un prototype rapide avant la fabrication de l'outillage, l'impression 3D vous permet d'obtenir une pièce rapidement.
Services de conception, de prototypage et d'assemblage
Notre équipe vous accompagne de la conception au prototypage, en passant par l'assemblage. Nous analysons vos plans, identifions les éléments difficiles à usiner et proposons des solutions pour réduire les coûts. Vient ensuite la réalisation des prototypes, puis l'assemblage final. Nous insérons les logements de roulements, installons les bagues de retenue et vérifions l'ajustement avant toute expédition. La robustesse de l'unité finale repose sur ces étapes ; c'est pourquoi nous considérons l'assemblage comme une étape intégrante du processus de production, et non comme une opération ajoutée ultérieurement.
Certifications et assurance qualité
Nous possédons les certifications de gestion de la qualité pertinentes, notamment celles relatives aux dispositifs médicaux. Ces certifications ne sont pas de simples décorations. Elles influencent nos méthodes de documentation, de formation du personnel et de gestion des modifications de commande.
Traçabilité complète et protocoles d'inspection
Chaque lot est traçable jusqu'à son certificat de matériau et son registre machine. Nous inspectons les matières premières, les pièces en cours de fabrication et les pièces finies. Les contrôles par machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) vérifient le diamètre d'alésage, la position des trous et la planéité. En cas de dérive dimensionnelle, nous la détectons avant qu'elle n'entraîne des problèmes récurrents. Cette rigueur garantit la solidité de chaque assemblage et le respect de votre planning.
De la conception à l'assemblage
Soutien à l'ingénierie collaborative
Nous agissons en étroite collaboration avec votre équipe d'ingénierie. Envoyez-nous un modèle et nous vous indiquerons les machines compatibles, leur coût et les points faibles potentiels. Ces échanges réguliers permettent de gagner du temps lors des révisions.
Production et tests de bout en bout
De la première pièce à la production en série, nous prenons en charge l'usinage, le moulage, la finition et les tests. Vous bénéficiez d'un partenaire unique, d'un système qualité unique et d'un interlocuteur unique. C'est le principe même de NOBLE.
Chaque boîtier d'articulation d'exosquelette se compose des mêmes éléments essentiels : la coque principale, les logements de roulement, les supports d'actionneurs et de moteurs, les supports de capteurs, ainsi que les composants d'étanchéité et de fixation. Chaque élément possède son propre procédé de fabrication, ses propres objectifs de précision et ses propres options de matériaux. Ces choix doivent être adaptés à la charge, au poids et à l'environnement auxquels l'articulation sera soumise.
L'usinage, la fonderie, le moulage et l'impression 3D jouent tous un rôle important. Le choix des matériaux l'est tout autant, car il s'agit d'équilibrer résistance, poids, coût et résistance à la corrosion. Un boîtier bien conçu garantit le bon fonctionnement de l'articulation.
FAQ sur les logements d'exosquelettes
De quoi est fait le boîtier articulaire d'un exosquelette ?
Les logements des articulations des exosquelettes sont souvent fabriqués en alliages d'aluminium comme le 6061-T6. Le titane Ti-6Al-4V est utilisé dans les environnements médicaux ou corrosifs. Les polymères renforcés de fibres de carbone offrent le meilleur rapport résistance/poids. Le PEEK convient aux bagues et aux surfaces d'appui. Le choix dépend de la charge, du poids et de l'environnement.
Pourquoi la précision du siège de roulement est-elle si importante ?
Si l'alésage est trop lâche, le roulement peut tourner sur lui-même. S'il est trop serré, la bague se déforme. Dans les deux cas, l'articulation gaspille de l'énergie et s'use rapidement. Le diamètre, la circularité, la coaxialité et la perpendicularité de l'alésage protègent le roulement. Si ces paramètres sont corrects, l'articulation fonctionnera sans problème pendant des milliers de cycles.
Est-il possible d'imprimer en 3D un boîtier d'articulation d'exosquelette ?
Il est possible d'imprimer des prototypes, mais les pièces imprimées sont moins résistantes que le métal forgé. La modélisation par dépôt de fil fondu (FDM) est idéale pour les premiers contrôles d'ajustement et de jeu. La fabrication additive métallique permet de produire des pièces métalliques denses avec des canaux internes complexes. Ces pièces nécessitent néanmoins un usinage après impression pour la réalisation des logements de roulements et des gorges d'étanchéité.
Quelles sont les tolérances nécessaires pour les supports de capteurs ?
Le positionnement des trous de fixation, l'orientation du capteur, la planéité de la surface et la répétabilité doivent être rigoureusement contrôlés. La stabilité thermique est également importante car les matériaux se dilatent à des vitesses différentes.
Comment les joints et les dispositifs de retenue protègent-ils l'articulation ?
Les joints empêchent la poussière, l'eau et les saletés de pénétrer. Ils retiennent également le lubrifiant. Les bagues de retenue empêchent les joints de se déloger et les roulements de bouger. Le choix des matériaux des joints dépend de l'environnement ; les bagues métalliques résistent bien aux vibrations et aux assemblages répétés.
Qu'est-ce que l'optimisation topologique dans la conception de logements ?
L'optimisation topologique commence par un bloc de matériau massif. Le logiciel supprime tout le matériau qui ne contribue pas aux contraintes. On obtient ainsi une forme fine et efficace d'aspect naturel. Les nervures rigidifient les parois fines. Un bon motif de nervures peut considérablement augmenter la rigidité d'une coque.
Pourquoi l'aluminium 7075 a-t-il besoin d'un revêtement ?
L'aluminium 7075 contient du cuivre, ce qui empêche la formation de la couche d'oxyde naturelle. Sans cette couche, l'humidité peut provoquer des fissures de corrosion sous contrainte. Un revêtement passivé ou anodisé scelle la surface. Les surfaces anodisées dures et scellées résistent à plus de 2 000 heures de test au brouillard salin sans piqûres.
Quand faut-il choisir le titane plutôt que l'aluminium ?
Le titane Ti-6Al-4V résiste à la chaleur et à la corrosion, contrairement à l'aluminium. De plus, sa biocompatibilité est un atout majeur pour les exosquelettes médicaux. Ses inconvénients majeurs résident dans son coût et la complexité de son usinage. Pour les articulations critiques en termes de poids, notamment dans les environnements médicaux ou difficiles, le titane offre des performances supérieures à celles de l'aluminium.
