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Les composites à l’assaut des autres matériaux

Industrie et Technologies
Paris, du 30 mars au 1er avril. Au JEC Composites Show 2004, l’innovation était de rigueur aussi bien dans les matériaux que les procédés et les applications. Les matériaux concurrents n’ont qu’à bien se ten

Le JEC Composites Show affichait cette année une pleine forme, bien loin de la morosité de l’édition 2003 plombée notamment par la guerre en Irak.

Cette année l’innovation était plus que jamais de rigueur, aussi bien en termes de procédés de mise en œuvre que de matériaux (matrice et renforts) ou d’exemples de pièces en composites.

1. Procédés

Roctool lance le procédé de fabrication de composites Cage System, après 4 années de R&D. Ce procédé utilise le chauffage par induction qui permet une montée en température instantanée de la surface de l’outillage et seulement sur cette surface. Une fois la matière positionnée, un courant électromagnétique est créé et les courants électriques viennent chauffer la surface du moule. La pièce est froide dès son extraction. Le procédé supprime aussi le préchauffage du moule. Le cycle de fabrication gagne ainsi en vitesse, ce qui réduit de 30 à 40 % les coûts de production.

Côté conception, ESI Group lance une solution pour la simulation de fabrication de composites par injection sur renfort : PAM-RTM pour Catia V5. Cet outil simule plusieurs types de fabrication, en particulier le moulage par transfert de résine (RTM) mais aussi l’injection sous membrane flexible assistée ou non par le vide.
La société française propose aussi la solution Sysply 2004 pour la conception de structures composites constituées de plis multiples de forme, d’épaisseur et d’orientation diverses. Cette version 2004 est disponible sous Windows et sur les plates-formes 32 bits Linux certifiées par les constructeurs.

Aerovac propose un autoclave de 4 m de diamètre, l’un des rares équipements de cette dimension en France. Sa commercialisation commence en avril 2004. Cet autoclave convient à la fabrication de coques de bateaux ou de moules en composite pour les futurs Airbus A380 et A400M.

Cannon présente la nouvelle gamme de centres d’usinage Belotti, spécifiquement destinée au travail des composites renforcés de fibres de carbone. Cet équipement combine dans une seule machine deux technologies de coupe : la découpe mécanique (par fraisage) et par jet d’eau, ce qui permet d’optimiser les temps d’usinage ainsi que la qualité de la finition.

Glas Craft lance un système d’injection RTM à commande informatisée : l’intérêt est du Spartan 2 PAC est d’optimiser le contrôle de la pression et d’ajuster le taux de catalyseur pendant l’injection de la résine.

Parmi les récents résultats de R&D, le Center for Composite Materials de l’université du Delaware a conçu le SmartMolding, un procédé d’in fusion sous vide « intelligent » qui permet de produire des pièces moulées par voie liquide de manière répétitive et économique. Un logiciel guide l’opérateur tout au long des étapes de stratification, d’infusion et de durcissement.

2. Matériaux

3M propose un film polyuréthanne pour la protection de structures en composite : le film 8607 est par exemple adapté à la protection de pales d’éoliennes contre les intempéries, la pollution, les impacts…). Il convient par ailleurs à d’autres applications comme la protection de bords d’attaque d’ailes d’avions ou de pièces extérieures de trains.
Ce film dispose d’une grande résistance au déchirement (500 % de capacité d’allongement) et aux impacts (sa force de rupture est de 140 kg/100mm). Son action de protection peut durer de 5 à 10 ans.

Chez Huntsman, il était notamment question de systèmes de modelage. Les systèmes d’infusion et de stratification RenGel, RenLam et RenFusion sont conçus pour la fabrication de très grands moules pour l’aéronautique ou la production de pales d’éoliennes. Ces produits sont formulés afin d’obtenir un prédurcissement à basse température et une grande résistance à la chaleur après un post-durcissement.
Coté composites structuraux, Huntsman lance sa nouvelle gamme de produit benzoxanine breveté, Quatrex, pour  applications électroniques.

Lonza a conçu une résine destinés aux applications hautes températures où les époxydes ou les polyamides ne sont pas utilisables. Le Primaset PT-15 est un ester de cyanate basse viscosité pour une mise en œuvre par pultrusion, enroulement filamentaire ou RTM. Ses très bonnes propriétés ignifuges le rendent indiqué dans des applications ou les résines vinylester ne sont pas utilisables. Les applications envisagées : le BTP, l’aéronautique et l’isolation électrique.

La société suédoise Oxeon AB innove avec ses renforts de carbone obtenus par tressage de rubans unidirectionnels de 20 à 50 mm de large : Oxeon TeXtreme. Son procédé de tressage permet une architecture fibreuse aux performances intéressantes, combinant les propriétés de structure des fibres unidirectionnelles et la simplicité d’utilisation des textiles tissés.
Disponible en orientation 0/90°, ce renfort sera bientôt proposé en orientation +/-45°. Les secteurs concernés : l’automobile, l’aéronautique et la construction navale.

3. Applications

Dans le cadre du concours annuel des JEC Composites Awards, cinq partenariats (dans cinq catégories différentes) ont été récompensés comme les plus belles réalisations en matériaux composites.

-Aéronautique : Cytec Engineered Materials (www.cytec.com) et Fisher Advanced Composites Components (www.facc.co.at) ont été distingués pour l’attache centrale d’aérofrein pour Airbus A340 et A330. Réalisée par le procédé RTM (Resin tranfert molding), cette pièce était auparavant réalisée en aluminium forgé. Les atouts de cette nouvelle solution : un gain de poids (par la suppression de l’aluminium et de 22 boulons), et une meilleure tenue à la corrosion.

-Transports terrestres :
Le projet européen multipartenaire Hycoprod (www.arrc.ac.uk/projects/H
YCOTRANS
) est récompensé pour le développement de méthodes de production économiques de structures sandwich de grandes dimensions monocoques. Ce programme est ambitieux puisqu’il va de la production des moules jusqu’à la mise au point de méthodes de contrôle qualité de la production.

-Conception et design :
La fixation de chaussure de ski de randonnée Silvretta-Pure a été mise au point par la société autrichienne Advanced Polymer Engineering (www.ape.co.at) et ses partenaires. Cette pièce est constituée de tubes en carbone, de pièces métalliques et de plastiques renforcés ou non. Cette pièce complexe pèse 1,2 kg soit 700 g de moins que le modèle Silvretta précédent. Le nombre de pièces a été réduit de 68 à 43, ce qui réduit les coûts d’assemblage.

-Industrie et énergie:
Alstom (www.alstom.com) a été récompensé pour le développement d’un revêtement composite sur coussinet de butée de palier hydrodynamique de grande dimension pour hydrogénérateur. Traditionnellement réalisé en métal mou (un alliage de plomb), ce coussinet est ici produit en composite PEEK/fibres courtes de carbone. L’une des difficultés était de d’accrocher ce revêtement au support en acier. L’un des partenaires, la société japonaise Daido, consiste en un frittage avec incorporation de particules de cuivre. Ce revêtement est conçu pour résister au fluage à haute pression (il a été testé jusqu’à 20 MPa) sur une durée de vie de 20 ans.

-Construction
La société PR.AS Consulting Architects et Engineers ont conçu la couverture de la cour du nouveau palais de justice de la ville de Pescara (Italie), en partenariat avec le français DCP Pultrusion et l’italien Alphaplast. La solution composite avec panneaux sandwich a été préférée à une option constituée de plaque d’acier recouverte d’une dalle de béton, avec comme principaux atouts une très grande légèreté et une grande durabilité.

Michel Le Toullec

Sites web des entreprises citées :
-
Roctool : www.roctool.com
- ESI Group : www.esi-group.com
- Aerovac: www.aerovac.com
- Cannon: www.thecannongroup.com
- Glas Craft: www.glascraft.com
- 3M : www.mmm.com
- Huntsman: www.renshape.com et www.structural-composites.com
- Lonza : www.lonza.com
- Oxeon : www.oxeon.se


 

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