Le jeudi 19 janvier 2017, Armel Le Cléac'h remportait la 8e édition du Vendée Globe sur son monocoque Banque Populaire VIII après un tour du monde sans escale et sans assistance. Le Finistérien améliorait ainsi le précédent record de près de 4 jours (3 jours, 22 heures et 40 minutes) établi par François Gabart lors de sa victoire lors de l'édition 2012-2013. Mais au-delà de la compétition et des records, le Vendée Globe c’est une histoire de technique et d’humanité, de mer et de sel, de limites et de dépassement. Et nous, on aime… Alors la rédaction de voilesetvoiliers.com vous en fait suivre les péripéties de près.

Actualité à la Hune

Après les avaries de Safran et Maître Coq dans le Vendée Globe 2012…

Le titane en question(s)

Quel point commun entre les avaries de Marc Guillemot (casse de la quille) et de Jérémie Beyou (rupture de vérin) ? Le titane. Questions/réponses sur un matériau qui a beaucoup fait parler de lui.
  • Publié le : 02/02/2013 - 00:01

La quille en titane de Safran10 octobre 2011 à La Trinité. La nouvelle quille en titane du Safran de Marc Guillemot touche l’eau. Personne n’imagine alors que cet appendice inédit rompra un peu plus d’un an plus tard, dès les premières heures du Vendée Globe.Photo @ François Van Malleghem (DPPI / Safran)L’architecte Guillaume VerdierArchitecte naval renommé, Guillaume Verdier connaît bien les enjeux et les problématiques liés à l’utilisation du titane. Photo @ Greg Lenormand (DPPI / Safran)La déception fut à la mesure de la révolution. Quand, quelques heures après le départ du Vendée Globe, Marc Guillemot (Safran) perdit sa fameuse quille constituée d’un voile creux en titane, la surprise fut grande. Notamment parce que ce matériau avait d’abord été choisi pour sa fiabilité – aux dépens de l’acier et du carbone –, Marc ayant perdu sa quille lors du précédent tour du monde en solitaire !

Il en résulta certaines interrogations, accentuées quelques jours plus tard avec l’avarie de Jérémie Beyou (Maître Coq) sur rupture de son vérin de quille… en titane.

Alors, justement, qu’est-ce que c’est, le titane ? Définition, applications, avantages/inconvénients, entretien, fiabilité, prix… C’est parti !


1) Qu’est-ce que le titane ?
Allez, révisons un peu les bases : le titane est un élément métallique de symbole Ti, de numéro atomique 22 et de poids atomique 48. Ne partez pas, on n’ira pas plus loin dans la chimie ! Un peu d’histoire en revanche. Le titane fut découvert par le minéralogiste britannique William Gregor en 1791 et baptisé quatre ans plus tard par Martin Heinrich Klaproth, professeur de chimie à l'université de Berlin. Mais ce n’est qu’en 1910 qu’un chercheur américain, Matthew Albert Hunter, parvient à produire du titane pur à 99,9 %. Dernier nom à retenir : Wilhelm Justin Kroll, chimiste luxembourgeois qui met au point le procédé industriel de production du titane à la fin des années 1930.

2) Où et comment extrait-on le titane ?
Contrairement à ce qu’on pourrait croire, le titane n’est pas un élément rare sur Terre. On en trouve dans différents minerais, mais seuls le rutile et l’ilménite sont utilisés industriellement. A l’aide de réactions chimiques complexes et dangereuses, on arrive à réduire le minerai et à élaborer du titane pur. On n’en produit pas en France, mais en revanche beaucoup en en Russie, en Chine et aux Etats-Unis. L’Australie, l’Afrique du Sud, le Canada, la Norvège, la Chine et l’Ukraine sont également de gros producteurs. La réserve mondiale totale, à savoir celle qui n’est pas encore technologiquement et économiquement exploitable, est importante.

Train atterrissage en titaneLes applications du titane sont diverses. Ce matériau est par exemple utilisé en aéronautique pour les trains d’atterrissage. Photo @ Messier-Bugatti-Dowty3) Quelles sont les utilisations du titane ?
Les usages du titane et de ses alliages se sont multipliés et concernent surtout les domaines suivants :
- L’industrie aéronautique (historiquement le premier domaine d’application du titane : trains d’atterrissage, carters et aubes des moteurs.
- L’industrie aérospatiale : éléments d’Ariane 5 et outils dans les stations spatiales.
- L’industrie militaire : blindage des porte-avions américains et… coques de certains sous-marins nucléaires russes !
- L’industrie automobile : bielles, ressorts, soupapes de moteurs… mais par petites touches, car cet élément métallique reste très cher (voir plus bas).
- Le secteur biomédical : implants dentaires et des prothèses.
- L’industrie du loisir et les articles de sport : vélos haut de gamme, clubs de golf, lunettes…

Venons-en maintenant à ce qui nous intéresse plus particulièrement : les bateaux.

4) Le titane est-il répandu en course au large ?
Si le choix d’une quille en titane pour le monocoque de Marc Guillemot était inédit, cet élément métallique est fréquemment utilisé pour d’autres pièces.
Guillaume Verdier qui, avec VP-LP, a conçu Groupe Bel, PRB, Safran, Virbac-Paprec 3, Banque Populaire et Macif – et la quille de Safran –, confirme : «On a recours au titane depuis très longtemps dans la course au large : c’est mon quatrième Vendée Globe et j’ai toujours travaillé avec ce matériau. Sur les 60 pieds IMOCA, on l’utilise par exemple dans la mâture – axes de hauban et de cadènes, ridoirs –, pour le corps et le piston des vérins de quille, mais aussi pour la visserie – des pièces du pilote, par exemple. En fait, pour chaque pièce en métal, on étudie l’éventualité de la remplacer par du titane».

Les ridoirs de SafranLes ridoirs du dernier mât carbone high-tech de Safran, posé peu avant le départ du Vendée Globe, sont en titane. Photo @ Safran5) Quels sont les points forts du titane ?
- Le titane est à la fois léger, résistant et isotrope.
«Pour choisir un matériau, on étudie le rapport entre sa solidité et sa densité. Léger et résistant, le titane est intéressant pour tous les types de pièces», explique Guillaume Verdier. Autre avantage : contrairement au carbone, mais comme l’aluminium et l’acier, le titane est isotrope. Ce qui veut dire que ses propriétés physiques sont identiques dans toutes les directions. Ce qui en fait un matériau adapté pour des pièces complexes.
- Le titane est inoxydable.
«Nous voyons beaucoup de pièces en acier qui rouillent et ça ne nous plaît pas !» rigole Guillaume Verdier. Ce problème de corrosion est contourné en utilisant le titane. «Le titane développe spontanément un film d’oxyde qui le protège. Il n’y a donc pas besoin de lui appliquer les protections utilisées pour les pièces en acier. C’est très important des points de vue économique, mais aussi écologique, car les revêtements comme le chrome sont très toxiques», souligne pour sa part Sandra Andrieu, qui travaille au laboratoire Matériaux & Procédés chez Messier-Bugatti-Dowty (société du Groupe Safran, leader mondial des trains d’atterrissage) et qui a aussi participé à la conception de la quille en titane de Safran.

6) Quels sont les points faibles du titane ?
- Son prix.
Légèreté et résistance se payent au prix fort. Sandra Andrieu : «Une tonne de titane coûte dix fois plus cher qu’une tonne d’acier haute résistance. La nouvelle quille de Safran a coûté globalement deux fois plus cher qu’une quille classique en composites».
- Ses procédures d’usinage complexe.
Les alliages de titane sont beaucoup plus difficiles à travailler que ceux à base d’acier. Sandra Andrieu : «L’élément brut se présente sous la forme d’éponges de titane que l’on mélange avec des éléments d’alliage comme l’aluminium, le vanadium ou le chrome. On compresse ces éléments que l’on fait ensuite fondre dans un four. On obtient ainsi un lingot de titane que l’on fond à nouveau une ou deux fois selon les applications. Puis vient une étape délicate, donc très encadrée, qui donne ses propriétés à la pièce finale : le forgeage sous une presse. Pour élaborer des pièces en titane, il faut optimiser les procédures car les outils s’usent vite».
Pour le voile de quille de Safran, l’alliage utilisé était le 10-2-3 : 10 % de vananium, 2 % d’aluminium et 3 % de fer. La soudure a été réalisée par bombardement de faisceaux d’électrons dans une enceinte sous vide, piloté électroniquement – de la très haute technologie. Un procédé bien maîtrisé par le sous-traitant du Groupe Safran, mais auparavant jamais utilisé pour une telle application.

Le vérin de Maître CoqEn course au large, le titane est fréquemment utilisé pour des pièces comme les vérins de quille. A la fois léger et résistant, ce matériau apporte théoriquement une solidité à toute épreuve – mais le vérin de Jérémie Beyou (Maître Coq) a cassé net dans le Vendée Globe… Photo @ D.R. Maître Coq7) Quel suivi pour les pièces en titane ?
Tous les matériaux peuvent s’user, casser, plier – le titane aussi. D’où la nécessité de prendre toutes les précautions nécessaires lors de la fabrication des pièces, puis de les vérifier régulièrement. Guillaume Verdier : «On procède à des radiographies pour vérifier qu’il n’y a pas de fissures. Comme pour l’acier ou le carbone, il peut être catastrophique que les contraintes soient plus élevées que prévu, ou que les cycles de fatigue ne correspondent pas». Jean-Pierre Dick en sait quelque chose, pour avoir lui aussi perdu sa quille.

8) Le titane est-il en cause dans les avaries de Safran et Maître Coq ?
Ou comment finir par une question qui fâche… Les deux spécialistes interrogés s’accordent à dire que le fait de travailler sur des prototypes expose à des risques de casse, titane ou pas. Guillaume Verdier : «Les avaries peuvent être dues à un problème de conception, de fabrication, de mauvaise estimation des contraintes dans une zone, de défaillances dans les vérifications. Cela vient souvent d’un empilement de plusieurs facteurs qui se produisent à un même endroit. Prenons le cas de Safran : il y a eu une déformation géométrique à l’intérieur de la quille qui n’était bien sûr pas prévue. Pour schématiser, cette déformation a engendré ce qu’on appelle un “point dur”. Puis les facteurs se sont empilés. La quille a cassé cinq heures après le départ du Vendée Globe, mais elle était probablement déjà endommagée depuis longtemps – peut-être même avant qu’elle ne commence à naviguer. Mais ça, nous n’avons pas été capables de le voir».
Et l’architecte de conclure : «Il ne s’agit donc pas de mettre au rebut un matériau sous prétexte qu’une pièce a cassé. Ce n’est pas si simple. Pour preuve : le problème rencontré par Jérémie Beyou concernait une pièce qui n’a posé absolument aucun souci à d’autres concurrents qui en étaient équipés».
 

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L’interview complète de Marc Guillemot, réservée à nos abonnés et aux acheteurs du numéro de février, est à lire ici

La quille cassée de SafranVoilà tout ce que l’on pouvait voir de la quille cassée de Safran, le 15 novembre dernier, à La Trinité. Marc Guillemot l’avait affirmé : «Il n’y aura pas de langue de bois. Choc avec un OFNI ou casse mécanique, il faut savoir ce qui s’est passé». Une casse mécanique, donc, finalement.Photo @ Dominic Bourgeois (V&V)
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Officiel : la quille de Safran n’a pas cassé à cause d’un OFNI

Voici la reprise intégrale du bref article publié le 20 décembre dernier sur notre site.

Marc Guillemot avait promis toute la vérité lors de sa conférence de presse aux Sables-d’Olonne, le dimanche 11 novembre, suite à son abandon peu après le départ du Vendée Globe. Safran l’a fait : un groupe constitué de trois spécialistes Safran en Mécanique, Qualité et Matériaux & Procédés a travaillé avec l’ensemble des acteurs du développement de la quille (architectes, concepteurs et fabricants) pour déterminer les causes de la rupture de la quille du voilier.
L’enquête exclut une rupture suite à une collision avec un OFNI.
Elle constate aussi qu’il n’y a aucun défaut métallurgique, que les soudures ne présentent pas d’anomalie susceptible d’expliquer la rupture. Elle montre que la rupture est due à un endommagement par fatigue du métal engendré par la répétition des chocs avec les vagues. Elle ne met pas en jeu de phénomène vibratoire à haute fréquence.
Selon un communiqué officiel, «Safran tire tous les enseignements de cette expertise pour l’élaboration de sa nouvelle quille et se prépare avec Marc Guillemot à la Transat Jacques Vabre 2013.» Par ailleurs, Safran va mettre à disposition du Comité Technique de l’IMOCA l’ensemble des conclusions de l’enquête afin que les enseignements puissent être utiles à l’ensemble des armateurs et skippers. / H.H.

En complément

  1. vignette guillemot Réservé à nos abonnés Réservé aux acheteurs du numéro Février 2013 29/01/2013 - 11:30 L'après Vendée Globe 2012 / 3 – Interview du skipper de Safran Marc Guillemot : «La vérité fait mal, mais il faut assumer !» Une rupture de quille – en titane – et puis s’en va : le deuxième Vendée Globe de Guillemot n’a duré que cinq heures. Dur, forcément. Mais les maux de Marco ne l’empêchent pas de penser à la suite. Interview.
  2. 20/12/2012 - 15:11 Officiel : la quille de Safran n’a pas cassé à cause d’un OFNI Marc Guillemot avait promis toute la vérité lors de sa conférence de presse aux Sables-d’Olonne, le dimanche 11 novembre, suite à son abandon peu après le départ du Vendée Globe. Safran l’a fait : un groupe constitué de trois spécialistes Safran en Mécanique, Qualité et Matériaux & Procédés a travaillé avec l’ensemble des acteurs du développement de la quille (architectes, concepteurs et fabricants) pour déterminer les causes de la rupture de la quille du voilier. L’enquête exclut une rupture suite à une collision avec un OFNI. Elle constate aussi qu’il n’y a aucun défaut métallurgique, que les soudures ne présentent pas d’anomalie susceptible d’expliquer la rupture. Elle montre que la rupture est due à un endommagement par fatigue du métal engendré par la répétition des chocs avec les vagues. Elle ne met pas en jeu de phénomène vibratoire à haute fréquence. Selon un communiqué officiel, «Safran tire tous les enseignements de cette expertise pour l’élaboration de sa nouvelle quille et se prépare avec Marc Guillemot à la Transat Jacques Vabre 2013.» Par ailleurs, Safran va mettre à disposition du Comité Technique de l’IMOCA l’ensemble des conclusions de l’enquête afin que les enseignements puissent être utiles à l’ensemble des armateurs et skippers.
  3. la quille cassée cachée 15/11/2012 - 00:01 Vendée Globe 2012-2013 - La Trinité Safran : la quille cassée cachée Non, vous ne verrez pas la quille cassée de Safran. Le bateau de Marc Guillemot a été gruté à La Trinité – mais bâché. Quoi qu’il en soit, Marc l’a dit pendant sa remarquable conférence de presse aux Sables-d’Olonne : «Il n’y aura pas de langue de bois. Il faut savoir ce qui s’est passé». Dont acte.
  4. marc guillemot et son 60 pieds imoca safran 01/10/2012 - 00:01 Vendée Globe 2012-13 – Interview du skipper de Safran Marc Guillemot : «Je pars sans complexe !» Compétiteur-né, en quête permanente d’optimisation et de performance, Marc Guillemot aborde son deuxième Vendée Globe avec confiance. Et toutes ses chances. Pour voilesetvoiliers.com, il détaille les nombreuses innovations de son superbe 60 pieds VPLP-Verdier Safran et fait le point sur sa préparation.
  5. avec son nouveau mât, safran veut faire parler la poudre 23/05/2012 - 00:01 Vendée Globe 2012-2013 / 60 IMOCA Avec son nouveau mât, Safran fait parler la poudre ! Vainqueur ce week-end de l'Armen Race, Marc Guillemot continue de faire évoluer son 60 IMOCA. Après une quille en titane, Safran vient d’être doté d’un espar inédit, avec un rail de mât carbone tissé façon métier Jacquard ! L’intérêt est double : plus de fiabilité, moins de poids dans les hauts.