Grandes structures à géométrie évolutive en composite thermoplastique

Sirris met au point une technique de mise en œuvre innovante de grandes structures composites thermoplastiques (TP) par conformation à géométrie évolutive.  

Le projet de 2 ans Evocomp financé par la Région Wallonne se termine.

Son objectif était de développer, d'optimiser et de qualifier une technique de fabrication sans moule pour produire les grandes structures composites thermoplastiques de géométrie évolutive.

Les techniques classiques de thermoformage ou thermocompression impliquent en effet un cycle de chauffage/refroidissement long, coûteux et potentiellement dommageable pour la matière, spécialement dans le cas de la fabrication de grandes pièces où la régulation thermique d'un moule de grande taille est difficile et chère. 

Le concept innovant, décrit dans un i-depot en 2012, repose sur une technique de pultrusion d'une plaque composite préchauffée au travers d’un conformateur.

La pultrusion est une technique éprouvée dédiée à la fabrication de profilés droits, mais il s'agit ici de la compléter d’un conformateur à géométrie variable en vue de donner à la structure produite une forme évolutive en fonction du design final recherché. La géométrie évolutive est programmable à partir de la CAO de l’objet grâce à des actuateurs. 

 

Le matériau choisi est un polypropylène renforcé de fibres de verre sous forme de feuilles consolidées (Tepex de Bond Laminate) de plusieurs épaisseurs. D'autres matériaux peuvent bien sûr être mis en oeuvre de la même façon avec un autre jeu de paramètres. 

Le dispositif de production industriel qui permettrait de réaliser des produits sans limitation de dimension (longueur) et de partir de semi-produits consolidés (plaques) ou non (rouleaux comme illustré) est le suivant. 

Pour des raisons d'encombrement, Sirris a construit un démonstrateur de dimensions plus réduites dans lequel les unités de chauffe, de conformation et de refroidissement se déplacent le long d’une plaque composite pré-consolidée à former, cette dernière étant maintenue en position par un cadre support. 

Le dispositif a une largeur de 1 m avec une zone exploitable de 860 mm, une longueur de 2 m et une variation de hauteur maximale totale (en positif et en négatif) de 200 mm et permet une chauffe à 250°C. 

La technologie développée est dédiée aux grandes pièces élancées présentant des variations géométrique pas trop prononcées. 

Les applications potentielles sont des produits de grandes dimensions (mâts de voilier, pâles d’éolienne, poteaux de signalisation, barrières, …), pour lesquelles les technologies classiques de thermocompression sont inenvisageables pour les composites thermoplastiques. 

Un autre secteur est celui de la pièce structurelle unique (ou en très petite série) pour lequel la conception et la fabrication d’un moule thermo-régulé rendrait le coût de la pièce inaccessible. 

On pense ici à des applications dans :

  • le médical : supports sur mesure pour les patients en IRM par exemple
  • le bâtiment : éléments de parement décoratifs uniques
  • le transport : composants design pour véhicules prototypes
  • le mobilier design 

Si vous avez une application de grande structure à géométrie variable en composite thermoplastique, n'hésitez pas à contacter Sirris. 

Partenaire : UCL-CEREM  

Tags: