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naillage de précontrainte. Les progrès réalisés en conception mécanique et thermique
ont été accompagnés par des progrès sur les
matériaux. Le matériau traditionnel est un
matériau de fonderie, comportant de gros
grains à base Nickel. Les métallurgistes ont
proposé de passer du matériau polycristallin
à des alliages à solidification directionnelle.
Les joints privilégiant l'amorçage des petites fissures conduisant à la rupture, tous
les grains constituant la pièce ont un axe
cristallin en direction de l'axe de l'aube [Cai
15]. Ils ont ensuite réussi à fabriquer des
aubes monocristallines par croissance cristalline à partir d'un germe sélectionné et
ont ainsi répondu par des superalliages et
de nouvelles techniques de solidification.
L'aube a donc partout la même orientation
cristalline selon son axe et le problème de
fluage à haute température est ainsi résolu.
- Usinage des aubes
Les aubes de turbines modernes optimisent
le rendement grâce à des géométries de surfaces complexes. L'usinage de ces surfaces
demande donc la mise au point de stratégies d'usinage soignées, il est difficile car
ces pièces ont des caractéristiques particulières :

* La forme des pièces est complexe (cf. figure III-2), la fabrication de certaines
aubes nécessite l'utilisation de la FAO
(Fabrication Assistée par Ordinateur) comportant les meilleurs programmes et les
meilleures méthodes avancées,
* Les aubes, pièces longues et minces, sont
sujettes aux vibrations pendant l'usinage
qui demande des outils avec une coupe
légère capables d'absorber les vibrations ;
plusieurs outils sont en outre nécessaires
et ils doivent être appliqués correctement
(du simple surfaçage au profilage avec 4
ou 5 axes),
* La taille de de la production est relativement importante, petites et moyennes
séries.
L'usinage nécessite des fraises de qualité
pour l'ébauche, la semi-finition et la finition
(cf. figure III-3).
a) Fraise d'ébauche

b) Fraise de finition

tilation nécessaires au refroidissement qui
permet de réduire la taille des machines. Les
nuisances dues aux bruits mécaniques dépendent du type de roulements utilisés, de
la qualité de leur fabrication, de la lubrification mais aussi de leur conception. En effet
la puissance sonore émise dépend des fréquences propres du roulement mais aussi de
celles du bâti et des parties entrainées. Dans
les systèmes de production d'électricité, la
fréquence mécanique d'excitation est fixée
à 25Hz (1500 tours/minute) qui produit du
courant à 50 Hz (2 plots de capture de courant). On peut donc envisager des systèmes
d'amortissement des vibrations de type
étouffeurs dynamiques en complément des
systèmes de suspension des bâtis supportant
les machines. Soulignons qu'un bruit de ventilation de 80dB à 1000 tr/mn atteint 105dB
à 3000tr/mn (réacteur d'avion), la puissance
sonore d'un atelier industriel étant de l'ordre
de 80 dB. Le bruit produit par un turbo-alternateur en fonctionnement est à la limite
de la douleur mais a peu d'incidence sur
l'environnement car le système est confiné
dans une enceinte pourvue d'isolation phonique. Il faut souligner les progrès actuels
dans l'isolation tant au niveau des choix
de matériaux (matériaux isolants et absorbants) que de leur agencement. Les modules acoustiques des logiciels permettent
d'optimiser le choix des matériaux et de
leur disposition : le cas le plus classique est
l'optimisation de la séquence d'assemblage
des stratifiés à l'aide de nouveaux matériaux
absorbants [Lam 01], [Tan 06].

III-2 Les éoliennes
L'éolienne de type aérogénérateur (cf. figures II-1 et II-3), se compose d'un mât et
d'un Groupe Producteur d'Energie (GPE).
Figure III- 3 : fraises utilisées pour l'usinage des
aubes de turbine [San 18]

Figure III- 2 : Aube de turbine à Gaz

* L'usinabilité des matières dans lesquelles
sont faites les pièces est variable et des
quantités très importantes de matière
doivent être enlevées tout en conservant
de bons états de surface sans effet négatif
sur les aubes, notamment des contraintes
résiduelles [San 18],

La fraise d'ébauche est une fraise de conception novatrice : c'est une fraise à plaquettes
rondes qui permet une nouvelle approche des
problèmes posés par l'usinage des aubes. La
fraise de finition possède une optimisation
des arêtes de coupe des fraises en carbure
monobloc combinée à un accouplement.
- Nuisances sonores
Les bruits générés par les turbo-alternateurs
sont essentiellement d'origine mécanique :
ils sont dus d'une part aux frottements au
niveau des paliers et éventuellement des
balais et d'autre part aux systèmes de ven-

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Le mât permet de placer le GPE à une hauteur suffisante (de l'ordre de 20 m pour les
petites éoliennes, entre 60 à 120 m pour
les plus grandes), là où le vent souffle plus
abondamment pour permettre le mouvement
de l'hélice. Le mat abrite en général une
partie des composants produisant l'énergie.
Pour les éoliennes terrestres, la construction
de ses fondations (25 à 40 tonnes d'acier,
250 à 400m3 de béton coulé en une seule
fois, cf. figure III-4), engendre des problèmes de conception mécanique liés au
génie civil (mécaniques des sols, résistance
des matériaux) et de réalisation qui nécessitent des outillages récents et performants
[Mic 16].
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