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PROCEDES Priorité : réduire les temps de cycle

LES TECHNIQUES DE MISE EN ?UVRE DES COMPOSITES S'ACCELERENT EN ADOPTANT L'AUTOMATISATION ET EN REDUISANT LA DUREE DE CHAQUE PHASE : CHAUFFAGE DU MOULE, FERMETURE...
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RTM, ZMC, TRE, RRIM... : les procédés de mise en Å“uvre des composites pratiquent volontiers l'acronyme pour spécialiste. Il faut reconnaître que les technologies en question sont à la fois nombreuses et on ne peut plus particulières. Il ne s'agit en effet d'assurer de mettre en contact les deux éléments du composite (matrice+renfort), d'assurer l'homogénéité de la matière et ensuite de la mettre en forme. Une variété qui séduit des secteurs aussi divers que l'automobile, l'aéronautique ou les sports et loisirs. Les procédés composites donnent accès à des pièces complexes par leur forme mais aussi par leurs structure interne : systèmes sandwich, multicouches de densités variables... Pour concurrencer les métaux, les constructeurs d'installations de mise en Å“uvre des composites visent à réduire des temps de cycles de fabrication tout en assurant la qualité de surface des pièces.

L'une des tendances est le développement de procédés mettant en Å“uvre des polyuréthannes. La société allemande Hennecke propose la technique de projection PUR-CSM mettant en Å“uvre le système polyuréthanne Multitec de Bayer. Sa principale originalité est de ne nécessiter qu'un demi-moule et de ne pas exiger de porte-moule. Le procédé consiste à introduire simultanément des fibres de verre longues découpées et le mélange PUR dans le moule ouvert (préalablement enduit d'un agent de démoulage ou d'un gelcoat ou un film de surface préformé). La longueur des fibres est comprise entre 5 et 12,5 mm et la teneur du renforcement est de 10 à 25 %. L'application se fait en plusieurs couches qui peuvent être compactes ou au contraire expansées, renforcées ou non de fibres de verre. Puis le système polymérise dans le moule ouvert à température ambiante.

Compte tenu des faibles contraintes mécaniques et thermiques mises en jeu au cours de ce procédé, le demi-moule peut être réalisé en résine synthétique, d'où une réduction globale des coûts. Autres atouts : le CSM Multitec convient la production de couches d'épaisseur inférieure à 1 mm et peut être appliqué sur des surfaces inclinées sans risque d'écoulement. La première utilisation du procédé est le renforcement de l'arrière de baignoires. Des pièces de carrosserie pour machines agricoles et véhicules utilitaires peuvent aussi bénéficier de ce procédé.

Pour ces mêmes marchés, Cannon propose le procédé OuterWet pour réaliser des pièces composites en polyuréthanne par projection de strates successives de différentes densités. Sa technique se distingue par le fait qu'elle ne requiert pas de moule. Le support sur lequel la projection est effectuée est simplement positionnée sur un conformateur  afin d'assurer une répartition correcte de la matière projetée. La fibre de verre coupée est projetée à proximité de la buse de projection du polyuréthanne. Le procédé robotisé et peu encombrant au sol intègre une machine de dosage permettant de créer les strates de différentes densités.

Cannon a par ailleurs mis au point un procédé de projection de composites polyuréthannes contenant des charges de haute densité pour la réalisation de pièces assurant une bonne isolation phonique. La technologie SoliSpay se destine en particulier au secteur de l'automobile et se veut une alternative au thermoformage de feuilles de thermoplastiques chargés ou au RRIM.

L'allemand Dieffenbacher innove de son côté dans le domaine du moulage par compression de composites du type SMC, BMC et LFT(thermoplastiques renforcés de fibres longues). Sa gamme de presse vient d'être complétée par la série de machines Compress Plus. Ces presses hydrauliques se caractérisent d'abord par leur consommation d'énergie réduite. Afin de parvenir à réduire cette consommation de 50 %, ces machines ont été dotées d'un système de fermeture original dont la vitesse atteint 1200 mm/s. Autre atout en faveur de la réduction de la facture énergétique : le moindre volume d'huile du système hydraulique nécessite moins d'énergie pour son refroidissement. Les temps de cycle de fabrication des pièces sont inférieurs à vingt secondes.

Dans le domaine de l'enroulement filamentaire qui donne accès à des pièces creuses présentant de très bonnes propriétés mécaniques, la société MF Tech a conçu un nouvel équipement en partenariat avec le constructeur de robots Kuka. Il s'agit d'un système de production où le robot manipule lui-même la pièce devant un dispositif fixe de déroulement du fil. Ce robot utilise le logiciel Cadwind de la société belge Material. Le procédé autorise une mobilité totale des pièces dans un milieu restreint.

Chez l'américain Magnum Venus Products, le système d'enroulement filamentaire Multi-Plex 1000 permet de travailler selon six axes en même temps et de produire les structures creuses atteignant environ 6 m de long et 2,50 de diamètre. Les pièces de ce calibre se destinent notamment à l'aéronautique et la défense, à l'équipement industriel ou au secteur de l'énergie.

Autre procédé, l'infusion de résine sur renfort fibreux tend à se développer en dehors de son marché traditionnel qu'est le nautisme. C'est ainsi que trois partenaires allemands dont le constructeur automobile Volkswagen et le DLR (centre de recherche en aéronautique) ont mis au point une machine d'infusion industrielle entièrement automatisée. Ce dispositif est doté d'une caméra résistant à hautes températures et pressions pour observer le flux de résine et de détecter en ligne les défauts. Les conditions d'hygiène sont optimisées grâce à l'utilisation de la résine en boucle fermée. La société luxembourgeoise Airtech fournit également des solutions innovantes pour l'infusion de résine. En particulier des bâches à vides de grande largeur (jusqu'à 12 m) : Securlon L500 et Big Blue L100. Pour la mise en Å“uvre à haute température et pression élévée, l'entreprise propose la bâche à vide Securlon L2000 à fiabilité améliorée.

L'automatisation tend également à s'appliquer au procédé RTM de moulage par transfert de résine. Une initiative dans ce sens a même été distinguée lors du salon JEC 2006 du trophée du meilleur procédé. Il s'agit de la collaboration entre Ford, Aston Martin et Sotira, fabricant français de pièces composites. Le procédé consiste d'abord à produire la préforme à partir de fibres coupées selon la technique F3P (Ford programmable preforming process) générant peu de déchets. Ces préformes sont alors utilisées en RTM pour obtenir directement des pièces de classe A. Les robots sont programmables hors ligne, permettant de réduire les temps de fabrication et d'éviter les collisions. Huit pièces de l'Aston martin DB9 sont ainsi produites chez Sotira.

Le laminage évolue quant à lui vers la modularité, afin de répondre à la demande des différentes industries concernées. Ainsi, la société britannique Reliant propose-t-elle sa gamme de machines Powerbond HCL, conçues sur mesure pour le client à partir de modules standard. L'installation dispose de plusieurs options pour le chauffage, le refroidissement ou le calandrage et est adaptée à des largeurs comprises entre 600 et 3000 mm. Le Powerbond HCL est destiné à la mise en oeuvre de composites à base d'aramide, de fibres de verre ou de carbone.

Au Japon, les sociétés Itochu et Mitsuya ont collaboré pour réduite l'épaisseur des structures laminées, diminuant d'autant le poids de la pièce finale. Ces laminés sont constitués de couches successives à orientations multiples. De telles structures seraient plus résistantes à aux micro-fissures et à la délamination après impact que les solutions plus épaisses. Ce procédé japonais a été mis au point pour la fabrication de pièces de structure primaire pour l'aéronautique devant être fortement sollicitées.

Enfin, on peut noter le développement de procédés de mise Å“uvre des composites grâce... aux matériaux composites eux-mêmes. Ainsi, Pyrométal (Pont Sainte Maxence) a mis au point le Pyrotool, un matériau à base de céramique et de fibres de carbone, pour la réalisation d'outillages de mise en forme de composites à matrice thermoplastique ou thermodurcissable. Le Pyrotool conserve ses qualités mécaniques jusqu'à 400 °C et résiste fortement aux chocs thermiques.

Chez Jallais (Nantes), un composite de haute performance est équipé de systèmes électriques chauffants. Ce matériau étonnant est conçu pour la production d'outillages de moulage et de préformage de composites (par RTM, infusion ou mise en forme de préimprégnés). Sans oublier le dernier robot de Matrasur Composite destiné à la projection simultanée de résine et de fibres coupées : un robot construit en composite carbone !

Michel Le Toullec

 
 

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