40 ans du Cemef

L’histoire débute en 1990. Forge3 connaît ses premiers développements. Jean-Loup Chenot, directeur du CEMEF, envisage une diversification et une application au domaine de la fonderie.

Si on se réfère à la théorie de la solidification, le germe critique est le stage de Frédéric Boitout, encadré par Nathalie Soyris, sur les éléments de contact utilisés dans un solveur thermique multidomaine. Même si ce n’est pas la technologie qui sera développée dans le futur Thercast, cela permet d’obtenir des résultats capables de séduire les premiers financeurs d’une action d’envergure.

Ce seront Creusot-Loire Industrie, PSA Citroën et le Centre Technique des Industries de la Fonderie qui feront le premier pas, donnant les moyens au laboratoire de lancer la thèse de Jean-Jacques Brioist et le post-doc de François Bay, puis, l’année suivante, la thèse de Mamar Ménaï.

Dans le même temps, Jean-Loup Chenot confie le projet Thercast à Michel Bellet, jeune chercheur permanent qui vient de prendre en charge le groupe TMP (ThermoMécanique Plasticité). Les premiers développements de la petite équipe ainsi constituée se concentrent donc sur la thermomécanique des procédés de solidification.

Une des figures de la première publication sur Thercast : Bellet et al., Metallurgical and Materials Transactions B 27, 1 (1996) 81-99

Deux grands projets financés par le Ministère de l’Industrie et différents partenaires industriels (Ascometal, Aubert et Duval, Creusot-Loire Industrie, CTIF, Erasteel, PSA, Usinor) vont permettre d’accentuer l’effort et d’élargir le spectre des recherches. Le “GPI” – Grand Projet Innovant 1994-1999 – et le projet “OSC”– Optimisation des Systèmes de Coulée 2000-2005 – verront s’enchaîner pas moins de huit thèses. Les nouvelles orientations sont le remplissage des moules, l’application à la coulée continue, et le calcul des macroségrégations.

Parmi ces travaux, la thèse d’Olivier Jaouen permettra de stabiliser le code et d’augmenter sa robustesse par rapport aux non-linéarités, exacerbées par les conditions spécifiques des procédés de solidification : chocs thermiques, transitions abruptes de lois de comportement (du liquide jusqu’au solide!).

Le défi est constant et passionnant.

Avec le lancement des thèses d’Alban Heinrich en 1999, puis de Frédéric Costes en 2000, l’application de Thercast à la coulée continue est en marche :

un procédé qui permet de couler 95% de la production d’acier et sur lequel très peu d’équipes sont en mesure de raconter quelque chose de pertinent côté thermomécanique…

Un des domaines d’excellence du code est trouvé.

Autre défi, intéressant les fondeurs mais aussi les sidérurgistes coulant des lingots unitaires (eh oui, ça existe encore, même de nos jours!) : la modélisation du remplissage, étape cruciale.

Cela ne nécessitera pas moins de trois thèses dans les deux projets cités plus haut (Laurence Gaston, Chantal Bahloul, Estelle Saez) plus celle de Guillaume François lancée en 2007, pour parvenir, en collaboration avec Thierry Coupez, à une version à base de CimLib intégrable dans le package industriel de Transvalor.

En ce qui concerne la macroségrégation, les travaux commencent dans le projet OSC avec les thèses de Weitao Liu et Sylvain Gouttebroze, dans le cadre d’une collaboration fructueuse avec l’Ecole des Mines de Nancy, qui perdure aujourd’hui. Cet axe sera renforcé par l’arrivée de Charles-André Gandin, qui rejoint le CEMEF en 2005. Sur la dernière dizaine d’années, plusieurs thèses ont été consacrées à ce thème. En termes d’impact sur le code Thercast, on citera le premier découplage entre la mécanique du solide et la mécanique des fluides par Benjamin Rivaux, le calcul de la structure des grains dans des lingots par Tommy Carozzani, le rôle du transport des grains sur la macroségrégation par Thi-Thuy-My Nguyen et la prédiction des canaux fortement ségrégés par Ali Saad.

En parallèle à ces travaux, la thermomécanique n’est pas oubliée avec les travaux d’Olivier Cerri et de Takao Koshikawa qui ont permis de doter Thercast de modules destinés à prévoir les défauts de fissuration à chaud.

Dans les dernières années, Thercast s’est avéré être une base solide pour entamer d’autres recherches : modélisation du soudage, de la fabrication additive, des interactions entre écoulements et électromagnétisme…

Bien que moins diffusé que Forge, c’est le deuxième logiciel industriel vendu par Transvalor.

Deux figures illustrant des études récentes réalisées avec Thercast : solidification d’un lingot creux et hydrodynamique en coulée continue (documents Transvalor S.A.)

Aujourd’hui Thercast est un code très puissant, très complet, avec une excellente dynamique de développement de ses capacités. Il bénéficie de nombreux atouts le différenciant clairement de la concurrence. Le germe est devenu grand, de quoi sera faite l’histoire future de ce cristal?

Pourquoi ce nom, Thercast ? En fait il a été choisi très (trop ?) tôt, l’équipe de développeurs se disant “on l’appelle d’abord Thercast, on changera ensuite pour Mecast une fois que la mécanique viendra compléter la thermique.” Et bien sûr, c’est le premier nom qui est resté, indéboulonnable. En un sens, les dégâts ont ainsi été limités, le second nom étant évidemment encore pire que le premier !
Côté commercial, on a évidemment fait mieux.

Message aux développeurs de nouveaux logiciels : le premier choix doit être le bon!