Atelier Matériaux. Objectifs et enjeux Démarche globale du projet Résultats actuels Perspectives. Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai

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1 Atelier Matériaux AJOU: Assemblage de composite thermoplastique par effet Joule Auteurs: L. BORGHINI, G. JOLY, H.-F. PERRIN - PPE T. DING, D. NETTER, B. REMY- LEMTA & GREEN Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai Objectifs et enjeux Démarche globale du projet Résultats actuels Perspectives Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai

2 Objectifs et enjeux Contexte: répondre à la problématique des assemblages par soudage de structures composites thermoplastiques de hautes performances : Masse concurrencer le rivetage Performance Absence de porosités à l interface (critère CND US -6dB) Respecter l intégrité des pièces à assembler déconsolidation des pièces non souhaitées Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai Objectifs et enjeux PPE développe depuis 2006 des procédés d assemblage résistif à base de fils de carbone et présentent: des performances mécaniques significatives des cycles d assemblages courts (de 1..2 mn) une résine identique aux pièces à assembler Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai

3 Objectifs et enjeux Composantes environnementales: Réversibilité-recyclabilité Faible consommation d énergie Allégement de structure Procédé: Temps de cycle court (1..5 min) Pièce de forme Possibilité de réalisation sous vide Produit Performances mécaniques importantes comparées à l état de l art Deux faces d aspect Ressources Faible investissement Modularité/ adaptabilité Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai Objectifs et enjeux Objectifs: Développer un concept d insert résistif novateur Analyse de sensibilité des paramètres clés Modélisation thermoélectrique préliminaire Evolution de la maturité technologique du procédé pour être proposé aux industriels à moyen terme Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai

4 Démarche globale du projet Principe: Fabrication d un patch permettant d assurer les fonctions suivantes: Connexion électrique aux nappes de carbone Isolation électrique des surfaces de contact Chauffage des interfaces par effet Joules des nappes de carbone polymère Nappe de fibres de carbone Exemple d un patch: Procédé de soudage par injection de courant: Procédé de soudage par injection de courant permettant: D assurer le compactage des zones à souder De garantir une homogénéité de chauffe De ne pas dépasser la température de dégradation de la matrice I Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai P Insert (patch) Pièce TP à souder PPE-R&D: Démarche globale du projet Compétences procédé de mise en œuvre de matériaux composites TPFL GREEN- équipe Applications des Supraconducteurs en Génie Electrique : Compétences en caractérisation de modélisation de phénomènes électriques LEMTA équipe ENERGIE: Compétences en caractérisation et modélisation thermique Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai

5 Démarche globale du projet Acteurs: PPE TRL2: - Concepts et/ou applications de la technologie formulés Acteurs: GREEN- LEMTA-PPE TRL3-4 - Fonction critique analysée et expérimentée et/ou preuve caractéristique du concept -Validation en laboratoire du composant et/ou de l'artefact produit Acteurs: GREEN- LEMTA-PPE + Partenaires industriels TRL6 - Démonstration du modèle système / sous-système ou du prototype dans un environnement industriel significatif Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai Démarche globale du projet Tâche 1 [3 mois]: Caractérisation des phénomènes globaux sur patch de phase 1 Tâche 2 [6 mois]: Etude de sensibilité Caractérisation des résistances de contact sous charge variable Caractérisation des paramètres thermiques en fonction du taux d imprégnation Caractérisation de la réponse thermique sous différents types de signaux d entrée Tâche 3 [3 mois]: Réalisation des premiers modèles numériques de couplage thermoélectrique et application sur patch-procédé de phase 2 Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai

6 Résultats actuels Concept novateur d insert résistif: AJOU: Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai Résultats actuels Objective: find the maximum temperature difference between the two borders Constraints : input energy is constant Software: Flex PDE, matlab Methods: Varies the function of the current supply Varies the heating time Considering the contact resistance Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai

7 Résultats actuels Exemples de résultats Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai Perspectives Un concept innovant d insert résistif a été développé: À base de semi produits de type nappe de carbone pré imprégnée UD fin (0.13mm seul, 0.30 mm avec isolants) analyse, identification et choix de la meilleure référence Surface à assembler égale à surface en contact Caractérisation des paramètres (résistance électrique et thermique) Modèle thermoélectrique préliminaire et étude de sensibilité des paramètres d entrée. Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai

8 Perspectives Participation commune à la soumission FUI13 du projet ASTP (Assemblage de Structures ThermoPlastiques) porté par EADS Innovation Works: Assemblage par induction: IREENA, OERATECH Assemblage résistif: PPE, LEMTA, GREEN Industriels: ASTRIUM AT, EADS IW Intérêt fort des industriels (consultations et prestations) Réflexion autour de la préparation d un projet Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai Merci de votre attention Ateliers Scientifiques ICEEL 10 mai