Innovation à la Monnaie du Portugal INCM – Pièces bi-matières en métal et polymère

Lors du World money fair 2019 à Berlin, l’INCM (Monnaie d’Etat Portugaise) a présenté un nouveau type de pièce bi-matière avec un centre polymère et un anneau métallique. La nouvelle pièce en métal-polymère est en cours de développement pour le marché des pièces de collection. Elle vise à produire de nouveaux effets esthétiques et à intégrer des caractéristiques de sécurité avancées (puce RFID par exemple). NUMISMAG s’est entretenu avec Monsieur Paulo LEITAO directeur du développement de l’INCM qui nous présenté l’état des recherches.

Avec les matières polymères ont peut décliner différentes finitions présenté ci-dessous.

Centre en polymère transparent
avec des reliefs pour produire de nouveaux effets esthétiques

Centre en polymère à base d’un polymère laminé
avec une image holographique pour une sécurité avancée

Centre en polymère à base d’un polymère laminé
avec un dispositif RFID intégré pour une sécurité avancée

Le centre en polymère et l’anneau métallique extérieur sont bloqués l’un contre l’autre pendant la frappe de la pièce par la pression du métal sur le polymère. Le procédé est représenté schématiquement à la figure 2, où R0 est le rayon de l’ébauche centrale en polymère avec une épaisseur t0, Rm0 est le rayon extérieur de l’ébauche de bague métallique.

avec une épaisseur Tm0, j est le jeu entre le centre du polymère et la bague métallique et Jc est le jeu entre la bague métallique et le collier.

La relation entre les principales variables de la (figure 2) est assurée au moyen d’un modèle analytique mis au point par les auteurs pour sélectionner les géométries appropriées du polymère et des flans métalliques, et pour estimer la force nécessaire au montage de la pièce en poussant le centre hors du cercle.

Le procédé de fabrication et les directives de conception sont protégés par une demande de brevet[1]. Le modèle analytique est décrit en détail dans une publication scientifique[2] à l’intention des lecteurs qui s’intéressent au développement technique général associé au nouveau type de pièce. La publication contient également les résultats d’une simulation numérique à l’aide d’un programme informatique actuellement utilisé par la Monnaie d’État portugaise pour optimiser la géométrie des matrices de frappe.

La fabrication de la nouvelle pièce en métal-polymère par pression de contact d’interface est une réelle nouveauté, car les pièces bimétalliques en circulation (comme les pièces de 1 et 2 euros, par exemple) sont basées sur des joints de forme adaptés résultant de la déformation plastique de l’anneau dans une rainure placée sur le bord extérieur du centre. C’est la raison pour laquelle les joints de forme ne peuvent pas être utilisés dans la pièce en métal-polymère. Cela aboutira à fissurer le polymère.

Déformation plastique de l’anneau métallique dans la rainure placée sur le bord extérieur du centre du polymère,
ou par desserrage dû à la récupération du centre du polymère après déchargement (Figure 3).

La nouvelle pièce de monnaie mise au point par la Monnaie d’État portugaise constitue un pas en avant en étendant la technologie de frappe des pièces de monnaie aux pièces ayant un rapport de grande surface entre le centre polymère et l’anneau métallique extérieur, avec de hauts reliefs. Il s’agit là d’une différence majeure par rapport à la pièce « Planète Terre » émise par la banque centrale allemande en 2015, dans laquelle l’utilisation du polymère est marginale et limitée à un anneau relativement fin.

Pièce de monnaie avec coeur en polymère décentré

Coeur en polymère avec effet holographique

Références

1. Afonso R.M., Alves L.M., Martins P.A.F., Alexandrino P., Leitão P.J. and Silva F.M., A two-sided flat product and its manufacturing process. Provisional Patent Application 20181000035308, INPI – Instituto Nacional da Propriedade Industrial, Portugal, 2018.
2. Afonso R.M., Alexandrino P., Silva F.M., Leitão P.J., Alves L.M., Martins P.A.F., A New Type of Bi-Material Coin, Journal of Engineering Manufacture, 2018 (accepted for publication).

Research team:

Afonso R.M.¹, Alexandrino P.², Silva F.M.², Leitão P.J.², Alves L.M.¹, Martins P.A.F.¹

 ¹IDMEC, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal.

²INCM, Imprensa Nacional Casa da Moeda, Av. António José de Almeida, 1000-001 Lisboa, Portugal.

Sources: INCM and NUMISMAG©.