JEC 2016 : Les composites se démocratisent

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Des composites au plus proche des hommes

Pour le médical le lauréat a été l'Institut für Verbundwerkstoffe Kaiserslautern (Allemagne) qui, avec ses partenaires NEOS Surgery S.L. (Espagne), ADETE - Advanced Engineering & Technologies GmbH (Allemagne) et l'University Hospital Antwerp (Belgique), ont mis au point un clip de suture vasculaire en fibre de carbone permettant de supprimer les artéfacts en chirurgie cérébrale. Ce clip aide au suivi des patients victimes de ruptures d’anévrisme car il se montre transparent aux rayons X . Cette délicater évolution a naturellement été récompensée.

Les composites au service de l’homme, c'est aussi ce premier dispositif d’assistance à la marche en fibre de carbone, intégrant déambulateur et fauteuil roulant, une application unique proposée par UCHIDA Co., Ltd. (Japon) et ses partenaires, National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities (Japon), Sony Computer Science Laboratories, Inc. (Japon) et Exiii Inc. (Japon).

Cette formidable assistance à la mobilité des handicapés a été naturellement primée par un JEC Innovation Award.

Le secteur des sports et loisir affiche aussi son lauréat, EireComposites (Irlande), firme récompensée pour un arçon de selle en composite thermoplastique léger offrant plus de confort tant au cheval qu'au cavalier. Cet arçon est réalisé grâce à un mélange de fibre de verre et d’un tissu polypropylène, pour une selle économique, insensible à l'eau, solide et pesant six kilos de moins qu'une selle traditionnelle.

Aéronautique et composites, sont vraiment complémentaires depuis les débuts de l’aviation, c’est à dire du vol d’engins « plus lourds que l’air ». Dès l'esquisse des premiers aéronefs, les constructeurs ont cherché à réduire au minimum la masse de leurs engins. Les composites sont leurs alliés grâce à leurs caractéristiques que sont légèreté, tenue mécanique, résistance thermique (zones chaudes des moteurs et chambres de combustion), bonne résistance aux chocs et inoxydabilité.

Aujourd’hui, certains gros porteurs alignent plus de la moitié de leur masse totale en composites, ce qui est le cas de l'A350 XWB où seule la partie avant est restée métallique. Bref ces nouveaux matériaux sont chaque jour plébiscités par tous les fabricants d'avions, d'hélicoptères, de lanceurs et maintenant de drones.

Le PRFC remplace l'aluminium

L'aéronautique et l'espace alignent des innovations pour l’automatisation des tâches liées à la fabrication et à la mise en œuvre des composites et thermoplastiques.

Condensé des hautes technologies liées aux composites, la "planète" AERO du JEC World 2016 alignait des produits fabriqués entre autres pour Agusta Westland, Airbus, ATR Group, Fokker, Grob Aircraft, Premium AEROTEC et Sonaca.

Cet espace a couvert un large éventail d’applications, de l’avion complet (le Red Bird) aux pièces de satellite produites par impression 3D, en passant par une porte d’avion long-courrier fabriquée en une étape, un encadrement de porte pour l’A350-1000, un réservoir de carburant, un empennage horizontal d’hélicoptère, une aile pour l’Airbus E-Fan électrique, un stabilisateur, un anneau inter-étage en CFRP pour les futurs lanceurs, une tour d’alignement de descente en composite carbone frangible ainsi que de nouveaux panneaux de démonstration comprenant une structure "isogrille" et des composants de moteur.

Là encore, les réalisations innovantes ont été récompensées par un "JEC Award". Ce jury a gratifié la réalisation d'une bride servant de liaison entre les étages supérieurs d'un lanceur pour la première fois réalisée en fibres de carbone attribué à Sonaca S.A (Belgique) et Bally Ribbon Mills (USA) qui ont associés leurs savoir-faire pour donner naissance à cette pièce en carbone époxy de 4,30 m de diamètre, réalisée en quatre sections de 90° chacune.

" C'est un tissage orthogonal 3D qui a été employé de façon à produire quatre préformes en fibres de carbone sèches. Chaque segment est ensuite injecté avec le procédé RTM (Resin Transfert Molding). Une fois terminés, les quatre segments sont assemblés par un éclissage boulonné" explique Jean-Louis Magerman, Business Developper au Prototype and Test Services Manager chez Sonaca..

Moins lourd de 30% que sa version aluminium, cet anneau intermédiaire en PRFC (Polymère à Renfort Fibre de Carbone) pour lanceurs de dernière-génération (sans doute la future Ariane 6) réduit significativement le poids du lanceur.

Intégrations pour avions et hélicoptères

Concernant les avions pour le transport de passagers, "si pratiquement tout le fuselage de l'A350 XWB est réalisé en matériaux composites, les cadres de portes et de soutes restent actuellement métalliques" confirme Robert Nardini, Head of Airframe Engineering.

Pourtant, la technologie évolue très rapidement avec le procédé 3D de fabrication et d’assemblage des cadres de portes et de soutes grâce aux Polymères à Renforts Fibre de Carbone (PRFC). Cette performance est assurée par Premium Aerotec en partenariat avec Airbus Operations GmbH, Fraunhofer ICT-FIL et Coriolis Composites GmbH.

Par rapport aux structures en titane, ces composites apportent un net gain de masse, donc des économies significatives pour les compagnies aériennes.

De plus, en termes de coûts à la construction, ces éléments rivalisent avec les matériaux traditionnels, en limitant les étapes d’assemblage. La solution sera probablement retenue pour le futur A350-900 qui verra le jour en 2018. Cette avancée technique a été naturellement aussi récompensée par un JEC Award.

Destiné au monde des voilures tournantes, LEEToRB est un outillage léger, dédié aux fabrications des pales d’hélicoptères.

Mis au point par Qpoint Composite GmbH (Allemagne), il facilite le moulage par injection avec un système de chauffage électrique intégré à l'outillage. La couche conductrice interne au moule facilite l'apport thermique nécessaire à la polymérisation.

Avec ses partenaires Technische Universität München (Allemagne), Airbus Helicopters Deutschland GmbH (Allemagne), Fraunhofer-Institute for Chemical Technology (ICT) (Allemagne) cet outillage se voit récompensé d’un Award.

L'aspect "assurance qualité" n'a pas été oublié par le jury et côté contrôle et mesure, Textechno Herbert Stein GmbH & Co. KG (Allemagne) et ses partenaires, le Leibniz Institute of Polymer Research Dresden (Allemagne) et le Faserinstitut Bremen e.V. (FIBRE) (Allemagne) ont également reçu un Award.

Cette distinction récompense un test capable d'évaluer les propriétés de l’interface fibre-matrice. En effet, tout composite regroupe des fibre plus une matrice qui, combinés deviennent des pièces extrêmement solides, durables tout en restant légères. Cependant, leur tenue provient de l’adhésion totale entre fibres et matrice.

Pour que les industriels gagnent du temps en phase de test, Textechno Herbet Stein a développé le FAVIMAT+ capable de tester l’interface entre fibres et matrice. Econome et rapide, l'appareil délivre des mesures précises, mais aussi des informations sur les propriétés des fibres (densité linéaire, diamètre…), et réduit par 20 le temps de contrôle par rapport à une étude de laboratoire.

Enfin, le prix spécial du magazine JEC Composite a été décerné à Oak Ridge National Laboratory (États-Unis) et ses partenaires Cincinnati Incorporated (États-Unis) avec Dassault Systèmes (États-Unis) pour la mise au point d'une nouvelle plateforme de fabrication additive à partir de polymères et structures composites.

Imprimante 3D de très grande dimension, la machine met en forme une pièce en ajoutant un cordon de polymères éventuellement renforcé, immédiatement adhérent au substrat par couches successives.

Fini les pièces miniatures puisque l'ensemble permet de fabriquer des éléments monolithes de plusieurs mètres. En revanche, la finition des surfaces durcies est ensuite soigneusement fraisée puis éventuellement polie. Cette Big Area Additive Manufacturing (BAAM) permet de créer des produits 3D de formes quelconques pour des éléments importants en seulement quelques heures à partir de tout fichier CAO exploitable.

A suivre donc sachant que la prochaine édition de JEC World International Composites Event se tiendra l'année prochaine à Paris, du 14 au 16 mars 2017. <<

Auteur : Jean Guilhem, journaliste indépendant

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