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Structure en nid d’abeilles obtenue par pliage

Structure en nid d’abeilles obtenue par pliage

Une structure en nid d'abeilles PP de 56 kg/m3.

© DR

La société française PlastiCell présente au JEC Composites Show, qui se tient jusqu’au 15 avril à Paris, un procédé innovant pour la production de structures en nid d'abeilles légères entièrement en matière plastique, basé sur pliage à froid d'une feuille plastique et le soudage laser.

Aujourd'hui, la plupart des structures en nid d'abeilles en matière plastique sont fabriquées par extrusion de poutres ou de tubes assemblés à chaud pour former des blocs qui sont ensuite découpés en tranches à la scie. Ce procédé de production a peu évolué depuis sa mise au point au milieu des années 1980. Cela explique pourquoi l'on ne trouve quasiment que du polypropylène, avec une densité très supérieure aux besoins réels des industriels.

On trouve toutefois, chez un seul fabricant, du polycarbonate et du polyétherimide, mais à des prix qui limitent fortement leur utilisation. Des procédés alternatifs de thermoformage sur cylindre rotatif de feuille PP d'une part et d'extrusion directe de plaque PVC d'autre part ont été très récemment industrialisés, mais leur part de marché est pour l'instant marginale.

C’est pourquoi la société française PlastiCell a développé un procédé innovant de fabrication en se fixant un triple objectif :
 

  • n'importe quel polymère thermoplastique, vierge ou recyclé, renforcé par des fibres ou non, doit pouvoir être utilisé sans qu'il soit nécessaire de modifier les outils de production ;
  • la densité doit pouvoir être librement choisie par le client et pouvoir être au moins deux fois inférieure au minimum actuel (80 kg/m3 pour du PP) ;
  • aucune chute ne doit être générée lors des différentes étapes de la fabrication.


Ce procédé combine le pliage à froid d'une feuille plastique et le soudage laser par conduction. Il a fait l'objet de plusieurs dépôts de brevets.

Un même matériau pour nid d’abeilles et peaux

Pour réaliser ses premières structures en nid d'abeilles légères PlastiCell a utilisé le film Aptiv en polymère Peek de Victrex. Cette structure peut ensuite être mise en forme à chaud entre des peaux composites, elles aussi à base de résine Peek renforcée de fibres, de façon à obtenir des pièces de structure sans avoir recours à des adhésifs. Constituées exclusivement de polymère Peek, les chutes et les pièces en fin de vie peuvent ainsi être intégralement recyclées, ce qui apporte un avantage supplémentaire par rapport aux nids d'abeilles traditionnels en aluminium ou en papier aramide imprégné de résine phénolique.

Le processus de production des structures en nid d’abeilles de PlastiCell se déroule en deux étapes : la mise en forme du film Aptiv en bande suivant un motif semi-hexagonal ; l’empilement feuille par feuille de ces bandes avec soudage par des lignes laser des zones en contact entre la bande et le bloc en cours de réalisation. 


                                 

Les blocs ainsi obtenus peuvent être usinés par différents procédés pour obtenir des noyaux. Les pièces finies à structure sandwich sont fabriquées avec un outil poinçon/matrice en insérant un noyau usiné de nid d'abeilles entre deux peaux composites préalablement moulées et dont la face côté noyau est très rapidement échauffée par infrarouges. La combinaison de la pression extérieure transmise par les peaux composites et de la température des surfaces en contact avec le nid d'abeilles, lui-même préchauffé, provoque la conformation du noyau à la géométrie du moule tout en garantissant une excellente adhésion entre l'âme et les peaux.

« A la différence des nids d'abeilles traditionnels qui sont fabriqués avec des adhésifs, notre procédé met en œuvre un soudage par laser pour assembler entre elles les feuilles qui composent la structure. Cela permet de conserver toutes les propriétés du film de base et c'est ce qui en fait une solution idéale », explique Marc Le Monnier, fondateur de PlastiCell.

Des propriétés intéressantes

Le film thermoplastique à base de polymère Peek de Victrex, utilisé pour le nid d'abeilles, répond aux normes aéronautiques de tenue au feu et de toxicité des fumées, tout en apportant des performances mécaniques avec une faible masse. Il satisfait non seulement ces exigences aéronautiques, mais offre aussi une excellente résistance aux agents chimiques, à l'hydrolyse, une haute tenue en température et possède également une excellente résistance à l'usure par comparaison avec les autres polymères hautes performances.

Outre ses propriétés et l’intérêt de la recyclabilité, ce nid d'abeilles apporte aussi de nombreux autres avantages, tels qu'une excellente résistance à l'impact. A la différence d'un nid d'abeilles en aluminium, le nid d'abeilles PlastiCell ne restera pas déformé par des chocs accidentels lors de l'usinage ou de l'assemblage de la pièce. Et du fait de la tenue en température très élevée du matériau (le nid d'abeilles peut supporter en continu et sans dégradation une température de 220°C), une âme en nid d'abeilles thermoformable permet de produire des pièces avec des temps de cycle courts par un procédé sans autoclave.

Il n'y a pas de limite au niveau de la longueur de la pièce puisque le procédé de fabrication PlastiCell permet de faire du nid d'abeilles de longueur infinie. Les dimensions de la pièce sont limitées par celles des plateaux de la presse hydraulique. Des pièces plates ou incurvées peuvent être faites par ce procédé, et la remarquable souplesse du nid d'abeilles thermoplastique lui permet même de prendre une forme cylindrique. De plus les pièces peuvent être marquées par laser de façon indélébile pour assurer leur identification et leur traçabilité.

« Notre nid d'abeilles hautes performances tout composite est une solution idéale pour des structures légères soumises à un environnement agressif, tel que celui d'une nacelle de réacteur, caractérisé en général par un ou plusieurs des facteurs suivants : des variations extrêmes de la température et de l'humidité ; une exposition à des agents chimiques comme le kérosène, les lubrifiants et l'eau de mer ; ainsi qu'à d'intenses vibrations, et des opérations de maintenance régulières qui comportent le risque d'endommager le nid d'abeilles », conclut Marc Le Monnier.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.plasticell-honeycombs.com & http://www.victrex.com
 

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