2 novembre 2026
Lorsque deux pièces mécaniques entrent en contact, elles frottent, s’usent, chauffent, vibrent et perdent de l’énergie. Ces phénomènes, souvent invisibles, influencent la performance et la durée de vie des systèmes mécaniques.
C’est pour mieux les comprendre et les maîtriser que Raynald Guilbault, professeur au Département de génie mécanique de l’ÉTS, s’intéresse à la tribologie. Cette science du contact, du frottement, de l’usure et de la lubrification vise à réduire les pertes d’énergie et à prolonger la durée de vie des composants.
« Toute la mécanique repose sur le contact », résume-t-il. « Toutes les forces sont transmises par des contacts. »
Réduire les pertes d’énergie
Le frottement et l’usure seraient responsables d’environ 23 % de la consommation mondiale d’énergie. Améliorer les contacts entre les surfaces représente donc un potentiel considérable d’économie d’énergie et de réduction des émissions de gaz à effet de serre.
Raynald Guilbault s’intéresse notamment aux engrenages. Même avec un rendement supérieur à 98 %, les pertes deviennent importantes lorsqu’un système doit transmettre plusieurs mégawatts, comme dans une éolienne.
Pour les réduire, il étudie la texturation des surfaces. De minuscules cavités peuvent modifier le comportement du lubrifiant, soutenir une partie de la charge et diminuer le contact direct entre les surfaces. Mais leur taille, leur forme et leur disposition doivent être soigneusement optimisées : une texture mal conçue peut augmenter le frottement et l’usure.
Le chercheur développe donc des modèles numériques et des algorithmes d’optimisation, notamment des algorithmes génétiques, pour déterminer les configurations les plus performantes.
Des surfaces qui s’adaptent
La recherche de Raynald Guilbault évolue actuellement vers le développement de matériaux intelligents, capables de s’adapter naturellement en fonction des conditions de fonctionnement et réduire simultanément le frottement, l’usure et les pertes énergétiques.
Prévoir l’usure
Ses modèles ne servent pas seulement à améliorer les composants au moment de leur fabrication. Ils permettent aussi de prédire leur comportement au cours de leur vie utile.
Pour les engrenages, par exemple, Raynald Guilbault modélise l’évolution de l’usure, des vibrations et des risques de rupture. Il cherche ainsi des configurations qui restent performantes dans le temps, plutôt que simplement à l’état neuf.
Cette approche trouve aussi des applications dans les câbles électriques à haute tension, dont les brins s’usent sous l’effet de microfrottements répétés. Il travaille notamment sur des pinces intelligentes capables de détecter la rupture d’un brin et d’envoyer une alerte, ce qui pourrait réduire les inspections coûteuses.
En combinant tribologie, dynamique des systèmes, modélisation et optimisation numérique, Raynald Guilbault cherche ainsi à rendre les machines plus efficaces, plus fiables et plus durables. Mieux comprendre les contacts mécaniques, c’est aussi mieux concevoir les machines de demain.
