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Salon JEC : notre sélection des meilleures innovations de la filière composites

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Par publié le à 13h41

Salon JEC : notre sélection des meilleures innovations de la filière composites

Le centre technique IPC a mis au point le process Arizona pour produire des pièces de structures pour l’automobile avec un temps de cycle record.

Automatisation, recyclabilité, allègement, composites « propres » et « intelligents ». Voilà les maîtres mots qui ressortent du rendez-vous mondial des composites, le salon JEC World, qui s’est tenu du 14 au 16 mars derniers à Paris-Villepinte. Avec naturellement en filigrane un leitmotiv : baisser les coûts.

 

Le salon mondial de la filière composite, qui rassemblait du 14 au 16 mars 1300 exposants venus d’une centaine de pays au parc des expositions Paris-Villepinte, a tenu ses promesses en matière d’innovation. L’une des tendances fortes reste la recherche d’automatisation des process de production et de transformation, phénomène lié au poids prépondérant de l’automobile et des biens de consommation dans le marché, avec à eux deux près de 38 % des tonnages en 2016. Objectif : produire plus vite, plus précis, à moindre coût pour servir les grandes cadences de l’industrie automobile ou du smartphone.

C’est ainsi que l’allemand Bond Laminates (groupe Lanxess), un spécialiste des composites thermoplastiques, présentait un tout nouveau process qui combine à la fois le formage, l’injection et l’application d’un décor sur une pièce de thermoplastique, permettant de réduire à une étape de production ce qui auparavant en nécessitait neuf. « Nous sommes actuellement à des temps de cycle de 90 secondes, et nous cherchons à atteindre 60 secondes. Le procédé traditionnel prenait 20 à 30 minutes », détaille Jochen Bauder, directeur général de Bond Laminates. Pour parvenir à cet exploit, le fabricant a établi différents partenariats, notamment avec l’autrichien Engel, qui a conçu les process d’automatisation de la machine. Les débouchés d’une telle technologie sont dans un premier temps l’industrie des smartphones (pour réaliser les coques). Mais l’automobile sera aussi visée, les premières machines devant entrer en fonction en Asie d’ici fin 2017.

Le centre technique Innovation Plasturgie Composites (IPC), qui travaille majoritairement pour l’automobile, a mis au point un process baptisé Arizona, pour produire des pièces de structures pour l’automobile avec un temps de cycle d’environ une minute. « Nous partons d’un composite polyamide-fibre de verre qu’on chauffe à 280°C et qu’on transfère dans un moule pour le formage. Puis on surmoule par injection de granulés de polyamide-fibre de verre, pour obtenir une pièce qui pèse 40 % de moins que son équivalent en acier », expose Mathieu Schwander, responsable du programme Smart Composite. Le process un peu équivalent, le Resin Transfer Moulding (RTM) prendrait plusieurs dizaines de minutes. L’IPC travaille en parallèle sur un projet d’intégration de fonction, par exemple en imprimant un capteur d’usure ou une jauge de déformation, sur le composite, ce qui permettrait de faire de la maintenance préventive. « L’idée est de réaliser cette opération pendant le process », ajoute Mathieu Schwander. Ce projet « composites intelligents » (Hi-Prod 2) est doté d’un budget de 6 millions d’euros sur 2017-2020 et rassemble outre l’IPC, une cinquantaine d’entreprises et de laboratoires.

Dans un autre registre, le Cetim présentait sa ligne pilote de production haute cadence QSP, qui a la particularité d’intégrer plusieurs moyens industriels : pultrusion, découpes, assemblages de différentes couches de composites, chauffage et formage, pour un temps de cycle réduit à 90 secondes.

L’allégement est naturellement au centre des innovations. Continental Structural Plastics (CSP), qui est récemment passé dans le giron du japonais Teijin, présentait une première : une porte de voiture tout composite 75 % plus légère que l’équivalent à base d’acier! Ainsi, la peau est composé de fibres de verre dont la densité a été ramenée à 1,2 (contre 1,9 auparavant), grâce à un procédé breveté à base de micro-billes de verre ayant subi un traitement spécial afin qu’elles s’intègrent complétement avec la résine. « Nous avons monté une usine aux Etats-Unis pour réaliser ce traitement », rapporte Philippe Bonte, président de CSP Europe. Par ailleurs, la doublure de la porte est réalisée avec des fibres de carbone recyclées, tandis que les renforts sont en carbone PVP (au lieu de l’acier), un procédé dérivé du RTM mis au point par Teijin. Quant à la poutre de la porte, elle est réalisée en fibre de verre au lieu de l’acier.

Les cadences dans l’aéronautique ne sont sans doute pas celles de l’automobile, mais cette industrie est elle aussi en recherche d’automatisation des process. Ainsi, l’institut de recherche allemand DLR, qui est un peu l’équivalent de l’Onera en France, travaille activement sur la robotisation de la fabrication de pièces en composites pour l’aéronautique. Notamment au niveau du soudage ou le placement des fibres de carbone. « L’un des défis est d’arriver à une précision de l’ordre de 0,1 à 0,2 millimètre, contre 2 à 4 millimètres actuellement. Sans ce degré de précision, il est impossible de robotiser ces opérations », souligne Heinz Voggenreiter, directeur au DLR. L’institut a développé des solutions à base de capteurs laser et de caméras, et naturellement un logiciel de contrôle, avec un objectif : que le robot exécute toutes les opérations sans intervention humaine. Le DLR travaille aussi aux applications des thermoplastiques pour l’aéronautique, compte tenu des avantages de cette technologie : « les thermoplastiques sont faciles à former, souder et réparer, et ils sont plus résistants que le carbone », insiste Heinz Voggenreiter.

Produire plus vite certes, mais à moindre coût c’est encore mieux. C’est ce à quoi a réfléchit une start-up française, HPrec, qui a d’ailleurs été récompensée lors d’un concours organisé pendant le salon, et qui présentait un procédé permettant d’intégrer un revêtement de surface (cuir, tissu…) ou un insert (métal ou mousse) pendant la production de la pièce composite. « On fait ainsi du 2 en 1, ce qui intéresse beaucoup des secteurs comme l’aéronautique ou l’automobile, pour les planchers d’avions, les dossiers de sièges etc. », détaille Cécile Crassous, fondatrice d’HPrec en 2015. La jeune pousse travaille aussi sur un process capable de réaliser automatiquement du placement de fibre longue continue sans moule, en adaptant l’orientation du placement en fonction des contraintes mécaniques qui pèseront sur la pièce finale. « Avec ce procédé, on travaille dans une préforme et la pièce est usinée après. On pourra ainsi réaliser des grandes pièces subissant de fortes contraintes mais avec les avantages des composites », ajoute Cécile Crassous.

L’environnement est aussi de plus en plus présent dans le monde des composites. Produire et recycler des pièces en fibre de carbone ou de verre n’est pas facile. Une start-up suisse, Bcomp, propose carrément de remplacer ces matériaux par de la fibre de lin. « L’avantage du lin, c’est que sa production est naturelle, nécessite peu d’eau et qu'il est recyclable », fait valoir Sophie de Rijk, project manager automobile de la jeune société basée à Fribourg. Or le bilan de masse d’une pièce en fibre de lin intégrée dans un plastique est de 1,3 contre 1,8 pour la fibre de carbone. « Surtout, le lin offre plus de possibilités dans la construction, avec une géométrie en 3D alors que le carbone se travaille en 2D », ajoute-t-elle. Donc cette construction en 3D permet de compenser le manque de rigidité du lin par rapport au carbone. Cerise sur le gâteau, le process de production est moins cher. De quoi intéresser les industries automobile et aéronautique. Mais produire des fibres recyclables ne suffit pas. Il faudrait aussi « verdir » les résines. C’est ce que propose la start-up danoise Pond, qui a été récompensée au salon JEC World pour un procédé de résine naturelle biodégradable à base de différentes plantes (lin, chanvre, coton…), et qu’il est possible, selon Pond, d’utiliser comme liant avec le carbone ou le verre.

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