Essais de matériaux de haute précision pour un centre d’innovation chinois de premier plan – ZwickRoell soutient la Materials Academy JITRI avec des systèmes d’essai sur mesure
Case Study
- Client : Materials Academy - Jiangsu Industrial Technology Research Institute (JITRI)
- Lieu : Suzhou (province du Jiangsu), Chine
- Secteur d’activité : Recherche universitaire/prestataire de services d’essais
- Sujet : Mise en place d’une infrastructure d’essai avec une large gamme d’applications
Août 2025
La Materials Academy du Jiangsu Industrial Technology Research Institute (JITRI) fait confiance aux solutions d’essai de ZwickRoell. Pour équiper un nouveau laboratoire, deux Kappa LA-Spring, une Kappa Multistation avec enceinte climatique et une machine d’essai universelle Z010 TEW ont été achetées afin de couvrir un spectre d’application aussi large que possible.
MATERIALS ACADEMY - JIANGSU INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE (JITRI)
La Materials Academy du Jiangsu Industrial Technology Research Institute (JITRI) a été fondée en décembre 2019 à Suzhou. Cet institut est soutenu par le gouvernement provincial du Jiangsu, l’Académie chinoise des sciences, le China Iron & Steel Research Institute et le China Baowu Steel Group. L’objectif de l’académie est de transférer efficacement les connaissances en science des matériaux vers des applications industrielles. À cette fin, elle travaille en étroite collaboration avec des entreprises de premier plan, des universités et des instituts de recherche, et intègre la recherche, les besoins industriels et les ressources disponibles dans un système d’innovation complet.
L’institut emploie actuellement plus de 340 personnes, dont des cadres, des équipes de projet et des étudiants de troisième cycle, et investit massivement dans le développement de son infrastructure technologique. À elle seule, la « Material Characterization Platform » a bénéficié d’un investissement de 600 millions de RMB (yuan renminbi chinois), dont près de 300 millions ont déjà été consacrés à l’installation d’appareils d’essai. La plateforme offre une multitude de services d’analyse des microstructures et des matériaux et est accréditée CMA, CNAS et NADCAP. La Materials Academy joue un rôle clé dans les réseaux nationaux et internationaux.
Dans le cadre de son expansion, un nouveau bâtiment de laboratoire a été construit ; il sert d’élément central pour la recherche et les applications industrielles. L’objectif était d’y mettre en place une infrastructure d’essai complète afin de pouvoir tester une grande variété de matériaux dans des conditions normalisées, des plastiques standard aux alliages à haute température.
La demande
Avec la construction du nouveau laboratoire, la Materials Academy a dû relever le défi de se procurer des machines d’essai couvrant une large gamme d’applications et répondant en même temps aux exigences les plus élevées en matière de précision, de conformité aux normes et de fiabilité à long terme. Il fallait pouvoir tester des matériaux métalliques ainsi que des polymères dans des conditions climatiques variables, à des températures élevées et sous des contraintes statiques et cycliques.
Les systèmes d’essai devaient couvrir les applications suivantes :
- Essais de fluage et de relaxation à haute température sur les métaux
- Essais de fluage à long terme sur des plastiques dans des conditions climatiques et de température définies
- Essais de traction, essais de flexion et essais combinés complexes sur des éprouvettes en thermoplastiques, en élastomères et en feuilles
Exigence supplémentaire : l’intégration dans un environnement de laboratoire moderne offrant une grande flexibilité d’utilisation, une manipulation simple, une évaluation automatisée et une sécurité de fonctionnement à long terme.
Kappa LA-Spring 50 kN (2 ×)
Pour les essais à haute température sur des matériaux métalliques, JITRI a opté pour deux machines d’essai Kappa LA-Spring d’une force d’essai maximale de 50 kN. Les systèmes sont conçus pour les applications suivantes :
- Essais de fluage avec mesure de l’allongement (selon ISO 204, ASTM E139)
- Essais de rupture sous charge statique
- Essais de relaxation avec allongement constant (selon EN 10319)
- Essais de fluage sans mesure de l’allongement
Le système polyvalent d’essai de fluage à bras de levier avec ressort précontraint permet de réaliser des essais à température ambiante jusqu’à 1 150 °C directement sur l’éprouvette. La mesure de l’allongement est effectuée à l’aide d’un extensomètre à 4 tiges à contact axial avec une longueur de mesure variable de 18 à 100 mm. Les systèmes sont conçus pour des essais de longue durée pouvant atteindre 100 000 heures. On utilise principalement des éprouvettes cylindriques avec tête filetée M12, équipées de colliers (collars) pour une fixation précise des extensomètres.
Kappa Multistation 5 × 10 kN
Pour les essais de fluage parallèles sur les plastiques, ZwickRoell a fourni la Kappa Multistation, une solution modulaire avec cinq stations d’essai indépendantes de 10 kN chacune. Ce système couvre les applications suivantes :
- Essais de fluage selon ISO 899-1
- Essais de fluage en flexion selon ISO 899-2 avec dispositif de flexion 3 points
- Essais de relaxation avec allongement constant
- Cycles de charge-allongement définis par l’utilisateur (y compris rampes, paliers, courbes de charge flexibles)
- Essais de traction et de flexion dans des conditions variables
La machine est équipée d’une enceinte climatique qui permet d’atteindre des températures de −40 °C à +250 °C et des humidités relatives de 20 % à 95 %. Ces prérequis ont permis de couvrir les conditions d’essai spéciales requises, telles que 85 °C à 85 % d’humidité relative. La mesure de l’allongement s’effectue sans contact, et donc sans influence sur l’éprouvette, à l’aide du videoXtens, qui peut enregistrer avec précision les plus petits changements de longueur sur de longues périodes. Chaque axe d’essai est équipé d’un extensomètre vidéo sans contact (videoXtens) qui mesure l’allongement avec une grande précision et conformément aux normes (classe de précision 1), même en cas de variations de température. La machine d’essai est conçue pour une durée d’essai pouvant atteindre 10 000 heures par essai.
Machine d’essai universelle Z010 TEW AllroundLine
Une machine d’essai universelle Z010 AllroundLine est utilisée pour les essais classiques dans la plage de force moyenne. Cette machine d’essai universelle est équipée d’une enceinte thermique qui permet d’effectuer des essais contrôlés jusqu’à +250 °C. Elle est particulièrement flexible pour les essais sur les matériaux suivants :
- Plastiques techniques et haute performance (selon ISO 527-1/-2, ASTM D638)
- Élastomères et caoutchouc (selon ISO 37, ASTM D412, ISO 23529)
- Films minces et matériaux spéciaux
La machine est équipée de guidages modulaires sur lesquels l’enceinte thermique est montée de manière coulissante. Cela facilite l’accès à l’espace d’essai et l’association à différents extensomètres ou dispositifs d’essai. Dans ce cas, le makroXtens II est utilisé comme extensomètre. Le makroXtens II est un extensomètre universel à haute résolution pour les essais de traction, de compression, de flexion et cycliques sur les plastiques, les composites, les plastiques alvéolaires rigides et les métaux, qui présentent des allongements faibles à moyens. La résolution et la précision de mesure sont très élevées sur toute la plage de mesure (classe de précision 0,5 selon EN ISO 9513). Les essais de compression et de flexion peuvent être réalisés par simple changement des capteurs de mesure. Idéal dans ce cas : le système de mesure peut être utilisé pour des mesures à l’intérieur et à l’extérieur de l’enceinte thermique.
Le résultat
Solution flexible, polyvalente et durable
Grâce à la solution système sur mesure de ZwickRoell, la Materials Academy JITRI a mis en place un laboratoire d’essai qui pose les jalons, au niveau international, en matière de polyvalence, de précision et de conformité aux normes. Les systèmes utilisés permettent de caractériser de manière fiable les matériaux métalliques et polymères dans des conditions proches de la réalité, que ce soit à température ambiante, à haute température ou dans des conditions climatiques définies.
ZwickRoell a apporté son soutien à JITRI, non seulement en fournissant les machines, mais aussi en apportant ses conseils techniques et son savoir-faire en matière d’applications dans le domaine des essais de longue durée. Cette solution contribue de manière significative à la réalisation de l’objectif de la Materials Academy : faire progresser le développement et l’industrialisation de nouveaux matériaux hautes performances sur une base scientifique solide.
La réussite de la mise en œuvre de ce projet constitue également la base d’extensions futures, par exemple dans le domaine de la fabrication additive, des matériaux fonctionnels ou des solutions d’essai automatisées pour les grandes séries. Avec ce nouveau centre d’essais, JITRI franchit une nouvelle étape vers son objectif, qui est de devenir la principale plateforme d’innovation pour les technologies des matériaux en Chine ; tout cela avec le soutien de la technologie d’essai fiable de ZwickRoell.
