[L’Actu – Octobre 2025]

À l’INSA Toulouse, la recherche a du ressort

Ils se sont retrouvés autour d’un même objet, le ressort : objet de recherche pour l’INSA Toulouse, objet de conception et de fabrication pour l’entreprise CGR, fournisseur mondial de ressorts, de pièces métalliques et métalloplastiques pour le secteur industriel. Un objet sur lequel il est particulièrement intéressant d’innover car il est utilisé dans de nombreux domaines. Son principe, utiliser la déformation élastique des matériaux pour stocker de l’énergie et en libérer ensuite, sert en effet autant la pince à linge que les amortisseurs d’automobiles et d’avions ou encore les déclencheurs de panneaux de satellites. Or, si les connaissances pour des applications à faible teneur technologique – la pince à linge, par exemple – n’ont pas besoin d’être affinées, ce n’est pas le cas pour les usages hautement technologiques. « Pour que cela fonctionne bien, nous avons besoin de connaître exactement les caractéristiques des fils. Par exemple, pour déployer les panneaux des satellites : si le ressort ne fournit pas assez d’énergie, nous n’arriverons pas à les déployer ; si à l’inverse, il y en a trop, cela provoquera des chocs et des dommages que nous ne pourrons pas réparer », explique Manuel Paredes, professeur des universités à l’INSA Toulouse, pour qui le ressort est un objet de recherche depuis sa thèse.

C’est pour répondre à ces besoins de caractérisation que ce chercheur de l’Institut Clément Ader (ICA) et CGR ont décidé d’unir leurs forces et de fonder un laboratoire commun, STRAIN (Spring Technology ReseArch INstitute), pour explorer ensemble ces problématiques – et les résoudre -. Pourquoi cet intérêt réciproque ? « L’industrie française se situe clairement sur le haut de gamme en matière de fabrication de ressorts. Et qu’est-ce qui va compter pour un industriel ? Concevoir plus vite, plus précisément et aujourd’hui en consommant moins d’énergie. Chercher donc à faire mieux », explique le chercheur. « Les chercheurs ont les mêmes attentes. Sauf qu’en France, nous avons des chercheurs qui cherchent et qui trouvent – donc publient beaucoup – mais qui ne sont pas toujours innovants, dans le sens où ils peinent à transférer leurs résultats vers la réalité. »

Hugo Font – Ingénieur INSA, employé par CGR comme Ingénieur Calcul pour STRAIN, Manuel Paredes – Professeur INSA, Guillaume Cadet – Docteur INSA et employé par CGR comme Ingénieur Recherche pour STRAIN, Charly Bono – Apprenti ingénieur INSA en formation, employé par CGR pour STRAIN

Développer des outils numériques d’assistance à la fabrication de ressort

Choisir ce modèle intégré de recherche partenariale, le laboratoire commun, était donc pertinent car il avait justement été imaginé par le CNRS pour favoriser le transfert de technologie. Comment ? En dépassant la classique collaboration à court terme en positionnant les deux acteurs dans un partage total : des objectifs à la gouvernance, en passant par les moyens humains et matériels et une stratégie commune et précise de valorisation et de transfert des résultats obtenus. Un cadre qui a permis à ces « acteurs » de lancer, dès 2019, des travaux sur les premières problématiques qu’ils avaient identifiées : ceux-ci visaient à développer des outils d’assistance à la fabrication de ressorts en intégrant la caractérisation fine des propriétés élastoplastiques des fils métalliques, plus précisément les fils de 1 mm et moins. Car pour ces fils, explique Manuel Paredes, « les connaissances de leur composition chimique ne suffisaient pas pour prédire comment ils allaient réagir dans le temps. Leur production par tréfilage, qui consiste à les étirer et les étirer encore, donnaient en effet des résultats différents des modèles que nous développions sur la base des connaissances que nous avions de leur composition chimique, alors que ce n’était pas le cas pour les fils plus gros, plus stables. »

Ces premières collaborations autour de deux thèses successives (qui ont porté également sur l’optimisation de formules de calcul existantes, calcul de contrainte, de rigidité, de flambage, etc.) ont visiblement permis de « transformer l’essai » : elles ont en effet abouti au développement d’un logiciel qui, en production, facilitera la tâche des personnes qui doivent apprécier le degré de souplesse ou de rigidité de fils de bobines pour régler les paramètres de la machine qui va ensuite réaliser un ressort qui corresponde à la fonctionnalité demandée. Un paramétrage important puisqu’il s’agit donc « d’obtenir la bonne relation entre l’effort et la longueur », résume Manuel Paredes, mais qui peut s’avérer complexe et chronophage, ce qui justifiait ces recherches.

Ce logiciel, qui doit être déployé sur les sites industriels de CGR – et qui pourrait également, à terme, être commercialisé auprès d’autres entreprises -, a vocation à être évolutif grâce à d’autres projets de recherche à venir. Une nouvelle thèse portera, par exemple, sur la prévention de la fatigue et de la casse de ces fils. « Là aussi, il y a encore des progrès à faire », commente le chercheur. « Car aujourd’hui, il n’existe aucun calcul pour prédire la casse en fatigue de fils inférieurs à 1 mm de diamètre. Les applications attendues ensuite ? Intégrer dans notre logiciel une brique supplémentaire qui permettrait de programmer le changement du ressort ou de donner des pistes pour changer la fabrication de celui-ci. » D’autres travaux porteront également sur les effets des traitements thermiques utilisés pour la fabrication des ressorts.

Les retombées en termes d’innovations à CGR, les objets de recherche et les ressources à l’INSA

Ces résultats, qui ont donné lieu à de nombreuses publications scientifiques, ainsi qu’à des applications concrètes, démontrent l’intérêt de ce modèle de laboratoire, pour l’industrie comme pour la recherche académique.

L’industriel bénéficie ainsi d’un accès au plus haut niveau de ressources académiques en matière de recherche et directement des retombées en termes d’innovation. « C’est un moyen de s’améliorer et de mieux comprendre son métier », résume Manuel Paredes. « Souvent, les entreprises ont un savoir-faire empirique : les personnels se transmettent des astuces de générations en générations, tirées de la méthode essai-erreur. Mais se pose la problématique de la perte du savoir quand des personnels quittent l’entreprise ou quand elle s’arrête (cf. durant le Covid). Nous répondons à un vrai besoin de l’entreprise en interprétant et en mettant de la science sur ce savoir empirique (compréhension d’un phénomène et traduction en formules mathématiques) afin qu’il puisse être transmis. » Pour une entreprise, avoir un laboratoire de recherche est aussi un atout pour décrocher de nouveaux marchés dans des pays comme l’Allemagne et les États-Unis qui s’appuient sur ce critère pour identifier les industriels à la pointe de la technologie.

Du côté de la recherche publique, les intérêts sont également multiples. Non seulement « CGR amène le besoin, des problèmes identifiés par leurs ingénieurs », mais les chercheurs ont aussi l’opportunité de « ne pas rester sur du phénomène théorisé et de pouvoir adapter les connaissances aux contraintes du réel », se réjouit Manuel Paredes. Et, ce n’est pas négligeable non plus, les chercheurs des structures académiques bénéficient ainsi de ressources, en matière grise, en données et en équipements (par exemple, pour la thèse à venir, le don d’une machine d’essai par CGR).

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