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Les composites ne sont plus un luxe

Mathilde Fontez
Les composites 
ne sont plus un luxe

© D.R.

PARIS, 24-26 MARS. Les matériaux composites se propagent à la vitesse grand V. Les procédés de fabrication permettent de réduire les coûts, les temps de cycle et de produire en grande série.

«Chaque année, on compte de nouveaux types de renforts-: des résines propres, des résines "spécial impact"... Mais quand on pénètre dans l'atelier, on retrouve le bon vieux process, relate Matthieu Boulanger, responsable du développement chez Roctool. Mais depuis quelques années, ça commence à bouger.-»

Ils séduisent de nouveaux secteurs industriels

Six fois moins lourds que l'acier, très résistants, les matériaux composites ont d'abord été plébiscités pour leurs performances. Et ce, malgré leur coût élevé. Mais aujourd'hui, ils sont en passe de franchir un nouveau cap dans leur développement. «-L'aéronautique a été le premier utilisateur. C'est logique-: dans ce secteur, les contraintes de prix s'effacent devant des contraintes de masse, analyse Sébastien Joannes, ingénieur-docteur au Centre d'étude pour les matériaux composites avancés pour les transports. Mais, désormais, les composites sont amenés à gagner des secteurs qui nécessitent la production de grandes séries.-» Représentant 75-% du coût de fabrication d'un produit en composite (contre 9-% pour la main-d'oeuvre), les procédés sont déjà très automatisés. Mais leur coût et le temps de mise en oeuvre demeure élevé.

Des fours moins grands et des cuissons plus rapides

Le challenge aujourd'hui, c'est donc de produire plus vite. Même en aéronautique, cette approche se généralise et on commence à parler de diminution du temps de production. Comment-? Difficile de généraliser tant les procédés de fabrication des composites sont variés. «-Il y en a autant que de matériaux-! », s'exclame Sébastien Joannes. L'un d'entre eux est cependant dans la ligne de mire des constructeurs-: la polymérisation en autoclave. «-Les industriels de l'aéronautique parlent de out of autoclave process. Ils veulent éviter cette étape à tout prix. Et pour cause, elle nécessite des fours de la taille d'un bâtiment, des temps de cycles qui peuvent durer deux jours... », détaille Matthieu Boulanger. Pour s'affranchir de ce procédé, les solutions sont là. Roctool propose notamment un système de cuisson par induction (voir encadré). Le procédé RTM (Resin Transfer Moulding), un système de moulage sous pression, constitue une alternative. Mais cette technique nécessite des résines très fluides et ne peut convenir pour toutes les applications. Pour les très grandes pièces par exemple, on ne peut garantir une répartition uniforme de la matière.

Des fibres orientées et placées avec précision

Le procédé Quickstep permet également de fabriquer certaines pièces en dehors de l'autoclave en jouant sur la polymérisation de composites par des fluides caloporteurs. «-Il permet d'aller plus vite, de faire des séries plus grandes. Mais pas encore de fabriquer de très grandes pièces... regrette Sébastien Joannes. Rien ne remplace pour le moment les autoclaves utilisés pour les ailes d'avions notamment.-»

La solution "miracle" viendra peut-être de la cuisson par micro-ondes... Cette technologie donne accès à une polymérisation plus rapide car le système excite les atomes de la pièce en profondeur. Le four ne chauffe pas, et n'a donc pas besoin d'être refroidi et produit des pièces d'une grande homogénéité. Cette solution est d'autant plus prometteuse qu'elle commence à être disponible pour les pièces de grande dimension (voir encadré). Seul le défi du placement de fibres reste sans solution. «-Pour certaines applications de pointe, dans l'aéronautique notamment, les fibres doivent être orientées et placées avec précision et pour l'heure les procédés restent manuels-», précise Clémentine Gallet, présidente de Coriolis Composites. Cette contrainte limite la diffusion de ces produits notamment dans l'automobile. «-Si dans l'aéronautique, aucun compromis n'est admis concernant les performances des pièces, ce n'est pas le cas dans l'automobile où les produits choisis sont très dépendants de l'outil-», précise Sébastien Joannes. Des solutions commencent à poindre cependant avec de nouvelles machines outils, mais la solution sera peut-être celle de Coriolis Composites, qui s'est tournée vers les robots (voir encadré). «-En utilisant des robots mis au point pour l'industrie automobile, nous espérons accélérer l'utilisation des composites dans ce secteur, explique Clémentine Gallet, directrice de l'entreprise. Les performances des composites ont convaincu... reste à les rendre compétitifs

L?EXPERT

PHILIPPE CHRISTOU Directeur des technologies chez Huntsman Advanced Materials.

Aujourd'hui, le principal défi est de trouver des procédés qui permettent de se passer d'autoclave pour produire en grande série. Les procédés de cuisson par micro-ondes constituent une approche très intéressante qui va très certainement se développer.

TROIS PROCÉDÉS QUI DÉMOCRATISENT CES MATÉRIAUX

LE SYSTÈME DE CHAUFFAGE ROCTOOL AUTORISE LES GRANDES SÉRIES

- Les composites s'ouvrent à de nouvelles applications-: voici la première couverture d'ordinateur en matériau composite. Cette innovation a été permise par la Cage System de Roctool, un système de chauffage rapide du moule par induction. «-Avec un temps de cycle de seulement 2 minutes, on a enfin accès aux grandes séries-! se félicite Matthieu Boulanger, responsable du développement. Nous avons donc pu concurrencer le magnésium, traditionnellement utilisé pour ce type de pièces.-»

LA CUISSON PAR MICRO-ONDES S?OUVRE AUX PIÈCES DE GRANDE TAILLE - La société Vötsch Industrietechnik a présenté en mars le plus gros système industriel de cuisson par micro-ondes. Nommé Héphaïstos, il est doté d'un volume de 7-000 litres et donne enfin accès aux pièces de grande taille. Il permet donc de polymériser des composites renforcés de fibres de carbone utilisés dans les secteurs de l'aérospatial et de l'automobile.

LE PLACEMENT DE FIBRES SE ROBOTISE - Coriolis Composites mise sur les robots. Détournant les robots standard de l'automobile, l'entreprise a développé des systèmes de placement de fibres qui déposent de façon automatique les fibres thermodurcissables. «-Livrés clés en main, ils ne nécessitent pas de fondations spécifiques, sont productifs, flexibles et représentent un investissement réduit-», énumère Clémentine Gallet, directrice de l'entreprise. Et surtout, la solution réduit de deux à quatre fois le coût de production.

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