5.1 Sur le projet aiguille
Les premiers éléments pour développer la solution de principe proposée pour une ai-guille pilotable ont été posés. Le choix du NiTi pour valider la solution de principe se confirme notamment par la facilité à ajuster ses propriétés mécaniques par des traite-ments thermiques. La figure 5.1 montre des essais exploratoires de modification de la courbure de l’extrémité de l’aiguille. Ces essais ont été effectués avec un tube de NiTi (diamètre intérieur 0,56 mm et diamètre extérieur de 0,68 mm) au comportement superé-lastique à l’ambiante, et un insert précourbé auquel les TTH étudiés au chapitre 4 ont été appliqués. Pour une même courbure et un TTH homogène sur l’ensemble de l’insert, il est possible d’obtenir une gamme de courbures résultante déjà assez large. Il est raisonnable de penser qu’avec des TTH localisés sur l’aiguille et l’insert, ainsi que des précourbures optimisées, il sera possible d’obtenir une gamme de courbures résultantes compatibles avec l’application aiguille. Un des objectifs est d’obtenir une association qui permette la cas particulier où l’aiguille est quasi rectiligne avec un insert précourbé rentré. Il reste bien sûr encore de nombreuses études à effectuer pour valider le concept : interaction avec les tissus, comportement en torsion si l’on souhaite changer le plan de courbure, efforts d’actionnement,...
5.2 Sur la méthode DMA et le NiTi
Les alliages à mémoires de forme de type NiTi, sont des matériaux qui font l’objet de nombreuses recherches et leurs applications dans l’industrie biomédicale sont déjà nom-breuses. La caractérisation du comportement thermomécanique du point de vue macrosco-pique est nécessaire aux modèles de simulation pour ensuite développer des applications. Actuellement, les principaux moyens de caractérisation sont des essais de traction iso-thermes pour les aspects et la DSC pour obtenir les températures de transformation sans contrainte. La méthode proposée utilisant des essais DMA lors d’un essai de traction et/ou lors d’un balayage en température sous contrainte apporte de nombreuses informations,
Tube NiTi
Insert précourbé fil CW + TTH
Insert
sorti Insert rentré
TTH 350-60 TTH 400-60 TTH 450-60 TTH 500-60
Figure 5.1: Evolution de la courbure de l’extrémité de l’aiguille en fonction des TTH appliqués à l’insert.
sur le comportement des trois phases pouvant être présentes dans un alliage de NiTi
(aus-ténite, phase R et martensite). La mesure de l’évolution du module de conservation E′
durant les essais de DMA a permis d’identifier les domaines d’existences des différentes phases en fonction de la température et de la contrainte, ce que ne permettent pas de faire des essais de tractions classique et la DSC. On a pu montrer que les phénomènes de trans-formation, réorientation ont lieu y compris très loin des lignes de transformations. Cette étude a nécessité de nombreux essais DMA-BS et DMA-BT qui demandent du temps, les
modèles d’évolution deE′ proposés au chapitre 3 permettent de limiter le nombre d’essais.
Le modèle proposé pour les essais DMA-BS, permet à partir d’un essai charge/décharge
réalisé à une température, d’estimer l’évolution du module de conservation E′ à d’autres
températures, à condition de connaître les relations de Clausius-Clapeyron des différentes transformations de phase. Le second modèle proposé pour les essais BMA-BT, permet
d’estimer l’évolution du module de conservation deE′ sous différentes contraintes à partir
d’un modèle de référence au refroidissement/chauffage. Cet essai de référence doit être judicieusement choisi pour que les deux transformations de phase A-R, R-M soient pré-sentes.
La mesure du module de conservation ayant permis d’identifier les zones où les phé-nomènes de transformation, réorientation, localisation, sont présents, il est aussi possible d’identifier les zones où les phénomènes élastiques sont majoritaires. Dans ces zones, il est alors possible d’estimer les modules d’élasticité pour les différentes phases. Les valeurs proposées pour l’austénite (70-75 GPa) sont conformes aux données de la littératures, mais
l’on montre qu’à haute températureE′
Aévolue encore et peut atteindre 80-85 GPa. Pour
la martensite on obtient un module d’élasticitéE′
M qui peut atteindre 60-65 GPa, si elle
est fortement orientée. Le module d’élasticité pour la phase R a été estimé à 50-60 GPa pour laquelle les données de la littérature sont plus rares.
De manière générale, il apparaît que des mesures de DMA au cours d’un essai de traction et/ou d’un balayage en température sous contrainte, pouvaient apporter de nom-breuses informations, et doivent pouvoir s’appliquer à beaucoup d’autres matériaux. Pour les alliages NiTi, d’autres essais DMA sont envisagés, notamment des essais DMA-BS avec des boucles de charge/décharge. D’autres essais, associant des mesures DMA avec des me-sures de champs de déformation, voire des meme-sures de champs thermiques apporteraient
d’autres informations notamment pendant la localisation.
5.3 Sur les traitements thermiques et le NiTi
Les TTH ont permis d’accéder à une large gamme de comportements qui ont été ca-ractérisés par des essais de traction à 37°C et des essais d’analyse mécanique dynamique sous deux contraintes. Pour l’application aiguille, il sera possible de passer d’un compor-tement élastique, si le fil reste à l’état d’étiré à froid, à un comporcompor-tement superélastique ou ferroélastique. L’apparition ou non de phase R doit aussi permettre de régler les rigi-dités. Même si des essais exploratoires de TTH localisés ont été présentés en annexe B, ils restent insuffisants pour établir la gamme de comportement avec précision. Des essais de caractérisation de ces TTH localisés sont encore nécessaires. L’utilisation de mesures de DMA dans le cas de TTH localisés devraient apporter des informations complémentaires. Le laser utilisé lors des TTH exploratoires présentés dans l’annexe B n’était pas adapté à l’application aiguille : trop puissant, diamètre de spot trop grand, pas de mandrin rotatif pour traiter des pièces cylindriques de manière homogène. Le laboratoire s’étant équipé d’un laser moins puissant (20W) et disposant d’un mandrin rotatif, de nouveaux essais vont être réalisés prochainement.