Nouvelle coopération réussie entre entreprise et université

La formule fait déjà recette : parallèlement à la coopération récemment reconduite dans le domaine des sciences des matériaux avec l’Université de la Sarre, la société AG der Dillinger Hüttenwerke (Dillinger) soutient un autre projet de recherche ambitieux. La chaire de Mathématiques Numériques de l’Université de la Sarre poursuit des travaux de recherche sur la modélisation du processus de refroidissement des tôles fortes de haute qualité chez Dillinger. Thomas Schuster, professeur de mathématiques à Sarrebruck, et son élève de troisième cycle universitaire Dimitri Rothermel s’intéressent plus particulièrement au refroidissement de l’acier laminé; ce refroidissement constitue en effet un facteur déterminant pour la stabilisation des propriétés du matériau et par conséquent pour le respect des nombreuses exigences de la clientèle.

Dans ce contexte, des modèles mathématiques sont nécessaires afin, d’une part, de pouvoir répondre aux demandes toujours plus pointues des clients et de plus, d’augmenter encore le degré d’automatisation de la production. Dillinger contribue au financement des travaux de recherche à hauteur de 300 000 euros. Le projet, qui a démarré en 2015, est entré dans sa seconde phase de réalisation le 1er avril dernier.

« Il y a quelques années, je n’avais pas encore conscience de l’impact du refroidissement sur les caractéristiques de l’acier », reconnaît avec le recul Thomas Schuster, le professeur de Mathématiques Numériques, qui avait lancé il y a trois ans la première phase du projet commun, intitulé « Modélisation inversée et simulation du processus de refroidissement du laminage », avec Dillinger.

Très rapidement, il s’est aperçu que le processus de refroidissement n’avait rien de banal et qu’il ne consistait pas seulement à refroidir l’acier pour mieux pouvoir le stocker. « Les critères auxquels doit répondre l’acier sont extrêmement différents d’un client à l’autre », lance Thomas Schuster, ce qui donne évidemment matière à réflexion. Dimitri Rothermel, doctorant, donne un exemple : « Un client qui voudra construire un pont aura besoin d’acier présentant une haute résilience et adapté au soudage. Pour un autre type d’acier destiné notamment à la fabrication d’une pelleteuse, la résistance sera vraisemblablement plus déterminante. » 

Le Dr. Bernd Münnich, membre du Directoire et Directeur Technique de Dillinger, souligne l’importance d’un processus de refroidissement optimal pour le premier fabricant de tôles fortes d’Europe : « Les exigences, caractéristiques et combinaisons de caractéristiques auxquels nos aciers doivent satisfaire sont de plus en plus complexes. Une gestion intelligente du refroidissement peut aider à limiter l’utilisation d’agents d’alliage onéreux et s’avérer ainsi plus économique tout en garantissant un haut niveau de qualité. » Le Dr. Bernd Münnich voit dans l’amélioration de la compréhension du processus de refroidissement un véritable potentiel d’innovation pour Dillinger.

Jusqu’à présent, les experts de Dillinger utilisaient une base de données très vaste pour piloter l’installation de refroidissement. Cette sorte de bibliothèque contient de nombreux réglages utilisés pour le refroidissement en fonction des exigences formulées par les clients. La base de données comprend des paramètres qui ne sont toutefois pas toujours exactement adaptés aux conditions régnant à l’intérieur de la ligne de refroidissement. L’élaboration d’un modèle mathématique basé sur des données de production et d’essai reflétant les valeurs empiriques des experts permettrait d’affiner sensiblement le processus de refroidissement selon les exigences de la clientèle.

Dans une première phase, les spécialistes ont développé, entre 2015 et mars 2018, un modèle mathématique prenant la forme d’une équation de conduction thermique non linéaire. Grâce à cette équation, il est possible de décrire mathématiquement le processus de refroidissement sur l’ensemble de la ligne de refroidissement en fonction de la vitesse et de la position de l’acier dans l’installation. Durant la seconde phase qui doit maintenant démarrer, Thomas Schuster, Dimitri Rothermel et les experts de Dillinger veulent trouver un concept mathématique qui permettra de piloter le refroidissement en fonction de l’apport en eau et de la vitesse de passage de la tôle à refroidir avec une extrême précision. Ainsi, il sera possible de paramétrer les caractéristiques de produit souhaitées avec beaucoup plus de finesse.

Programmé jusqu’en septembre 2019, le projet est cofinancé par Dillinger à hauteur de 300 000 euros. « Pour un projet de mathématiques, cela représente déjà une grosse somme », souligne Thomas Schuster. « En effet, contrairement aux spécialistes en sciences des matériaux, par exemple, nous n’avons pas besoin de gros appareils pouvant se chiffrer à une centaine de milliers, voire des millions d’euros. En mathématiques, le facteur le plus cher et en même temps le plus précieux, ce sont les emplois », explique-t-il. Cet investissement sera sans nul doute profitable si les mathématiciens réussissent dans leur mission.

En décembre 2017, Dillinger avait par ailleurs déjà annoncé la poursuite de la coopération avec les spécialistes des sciences et génie des matériaux de l’Université de la Sarre et le Centre de recherche Steinbeis Material Engineering Center Saarland (MECS) pour une nouvelle période de trois ans et un investissement de près d’un million d’euros.

Pour plus d’informations, veuillez contacter :

Chaire Mathématiques numériques de l’Université de la Sarre
Pr. Dr. Thomas Schuster
Tél. : +49 681 302 57425
E-Mail : thomas.schuster@num.uni-sb.de