Comment choisir les matériaux avec les diagrammes d’Ashby : Guide 2025

Le choix du matériau est l’une des décisions les plus critiques dans la conception d’un produit.
Qu’il s’agisse d’impression 3D, d’usinage CNC ou de production traditionnelle, sélectionner le bon matériau signifie garantir performances, durabilité et coût optimisé.

Les diagrammes d’Ashby, conçus par le professeur Michael Ashby de l’University of Cambridge, sont aujourd’hui l’outil le plus puissant et intuitif pour comparer différents matériaux selon leurs propriétés mécaniques, thermiques, économiques et fonctionnelles.

Ce guide, mis à jour pour 2025, t’explique comment ils fonctionnent, comment les lire et surtout comment les utiliser pour choisir le matériau idéal pour ton projet.

Que sont les diagrammes
d’Ashby ?

Les diagrammes d’Ashby sont des graphiques bidimensionnels qui mettent en relation deux propriétés de matériaux, comme :

• densité vs résistance mécanique

• rigidité vs résistance

• conductivité vs température maximale

• coût vs performances

Chaque point ou « nuage » du diagramme représente une famille de matériaux (métaux, polymères, céramiques, composites, élastomères…).
Cette approche permet de visualiser rapidement quels matériaux sont compatibles avec les exigences du design.

Pourquoi les utiliser pour la sélection des matériaux ?

Les diagrammes d’Ashby sont extrêmement utiles car ils permettent de :

• sélectionner des matériaux sur des bases objectives et mesurables

• comparer rapidement des familles différentes (métaux vs plastiques, composites vs céramiques…)

• évaluer performances, poids, coût et durabilité en une seule vue

• identifier les meilleurs candidats avant un choix détaillé

• réduire les délais et les erreurs en phase de conception

Ils sont parfaits pour la mécanique, le design industriel, l’impression 3D, l’automatisation, l’aéronautique, le médical et les composants techniques.

Comment lire un diagramme d’Ashby ?

1. Identifier les propriétés les plus pertinentes pour le projet

Exemples :

• résistance mécanique

• module élastique

• densité

• coût au kg

• résistance à la température

2. Choisir le diagramme adapté

Chaque diagramme montre seulement deux propriétés à la fois.
Exemples :

• Résistance vs densité → choix de matériaux légers et robustes

• Module élastique vs coût → évaluation rigidité / budget

3. Définir la zone des contraintes (constraints)

On trace sur le graphique une zone représentant les limites acceptables du projet, par exemple :

• densité < 2 g/cm³

• résistance > 50 MPa

• coût < 10 €/kg

4. Identifier les familles de matériaux adaptées

Seuls les matériaux situés dans la zone définie sont valides.

5. Affiner le choix

On passe alors du niveau macro (famille) au niveau micro (matériau spécifique) :

• PA12 ou PA11 ?

• Aluminium 6061 ou 7075 ?

• Acier 304 ou 316 ?

• TPU 95A ou 98A ?

Exemples pratiques d’utilisation des diagrammes d’Ashby

Cas 1 – Projet léger et résistant (robotique, drones)

Diagramme utile : résistance mécanique vs densité
Matériaux candidats :

• composites en fibre de carbone

• aluminium 7075

• nylon PA12 (impression 3D MJF)

Cas 2 – Composants économiques et rigides (machines, supports)

Diagramme utile : module élastique vs coût
Matériaux candidats :

• ABS

• PLA renforcé

• aluminium 6061

Cas 3 – Applications haute température (automobile, industrie)

Diagramme utile : température maximale vs résistance
Matériaux candidats :

• PEEK

• Ultem

• acier inoxydable

Cas 4 – Pièces imprimées en 3D soumises aux impacts

Diagramme utile : ténacité vs coût
Matériaux candidats :

• PA11

• TPU

• ABS

Comment appliquer les diagrammes d’Ashby à l’impression 3D

L’impression 3D propose des matériaux aux propriétés différentes de ceux extrudés ou moulés par injection.
Les diagrammes d’Ashby aident à comprendre :

• quels matériaux sont les plus résistants dans la technologie choisie (ex. MJF vs FDM)

• si une pièce nécessite rigidité, ténacité ou légèreté

• quels polymères conservent leurs propriétés même avec des géométries creuses ou lattices

Exemples :

• PA12 MJF → excellent équilibre rigidité / résilience

• PA11 MJF → plus flexible et résistant aux chocs

• Résine céramique SLA → haute définition mais plus fragile

• TPU → très élastique mais peu rigide

Comment appliquer les diagrammes d’Ashby à l’usinage CNC

Le choix d’un matériau pour le CNC est complexe car il doit prendre en compte :

• usinabilité

• rigidité

• résistance

• température

• coût

L’utilisation des diagrammes facilite la comparaison entre :

• aluminium vs acier

• inox vs acier au carbone

• POM vs nylon vs PVC

• laiton vs aluminium

Cela permet d’identifier rapidement quelle alliage est la plus adaptée pour pièces structurelles, supports, engrenages ou composants de précision.

Outils modernes basés sur les diagrammes d’Ashby

En 2025, la sélection des matériaux s’est enrichie grâce à des outils exploitant les diagrammes d’Ashby, tels que :

• CES Selector / Granta EduPack

• Matmatch

• MaterialData.eu

• polymerdb

Ces outils intègrent graphiques, filtres et données techniques actualisées, accélérant la sélection et réduisant l’erreur humaine.

Conclusions finales

Les diagrammes d’Ashby sont l’un des outils les plus puissants pour une sélection scientifique, rapide et objective des matériaux.
Ils permettent d’identifier la famille la plus appropriée, de comparer des alternatives et d’optimiser la conception selon les performances, le poids, le coût et les contraintes techniques.

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