Un procédé combinant thermoformage de composites thermoplastiques et surinjection

Sirris a développé avec Optim Test Center un procédé de fabrication combinant dans un seul moule le thermoformage de composites thermoplastiques à fibres continues et le surmoulage par injection.

Le projet de 2 ans Surcomp financé par la Région wallonne (CWality) s'est terminé il y a peu. Ce projet était une recherche industrielle visant le développement d’une nouvelle technologie de mise en œuvre pour la fabrication de composites structurels thermoplastiques complexes à fibres continues (verre, carbone, fibres naturelles…). Il a bénéficié des compétences conjointes de la PME Optim Test Center (Simonis Group) et de Sirris en termes de connaissance des matériaux, du développement de produits, des procédés de mise en œuvre et de la caractérisation.

Le procédé consiste à partir d'une plaque de composite thermoplastique laminée qui apportera à la pièce sa rigidité générale, à la préchauffer pour la rendre malléable et à la disposer dans le moule d'une machine d'injection. Ce moule est spécialement conçu pour maintenir en position la feuille ramollie. La fermeture entraîne une déformation du composite. Une injection classique permet alors d'ajouter sur la forme obtenue des éléments 3D complexes (des raidisseurs ou des clips par exemple) dans la même matière thermoplastique. 

Sirris a étudié les conditions de mise en œuvre de ce procédé en une seule étape, et en particulier les techniques de chauffe du composite, le système de transfert de la zone de chauffe au moule, le maintien dans le moule et la surinjection. Il s'est intéressé aussi à la simulation d'un tel processus et à la caractérisation des pièces. 

L'avantage d'un tel système hybride est d'obtenir un matériau avec des performances élevées (composite à fibres continues) dans un produit à géométrie complexe en une seule étape, ce qui, par rapport à d'autres projets en 2 étapes menés chez Sirris, assure une meilleure distribution de la matière et de meilleures performances du produit fini. 

Le composite et les éléments surinjectés étant de même nature, la soudure est de bonne qualité. La pièce hybride finale est meilleure en rigidité qu'une pièce injectée, même renforcée de fibres courtes. En ce qui concerne la résistance mécanique, les essais ont indiqué qu'une conception adéquate était nécessaire pour ne pas créer de points faibles au niveau de la soudure entre les deux composants. 

La nature chimique homogène des pièces assure également leur recyclabilité. Démonstration en a été faite en rebroyant les déchets et ratés de production, en les compoundant et en réinjectant les granulés sous forme de pièces réelles (sur la photo, une cornière d'étagère).

Les performances des pièces injectées avec le recyclat sont équivalentes à celles d'un polymère chargé de fibres courtes. 

Le composite surmoulé hybride est destiné au remplacement du métal pour la fabrication de structures plus légères, depuis les renforts structuraux pour carrosserie automobile aux structures de dossiers de sièges ou aux supports de sièges pour engins de génie civil. 

Ce type de matériau rencontre un succès croissant, dans l'automobile d'abord mais aussi dans d'autres secteurs industriels, et Sirris et son partenaire Optim Test Center sont prêts à aider les entreprises à répondre à de nouveaux défis dans ce domaine.

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