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1 à f i c h e Édito S o m m a i r e Page 1 Edito Page 2 A l Affiche Les composites ont le vent en poupe Page 3 Applications Matériaux composites et CETIAT : une longue histoire Optimisation de l énergie pour un traitement des fibres de verre Page 4 Informations Le centre de formation génie climatique s agrandit Congrès CETIAT 2007 En bref Fan Noise 2007 Page 5 Formation Page 6 Entre Nous réservée aux ressortissants Notes Techniques, Fiches de Veille, Bulletins de veille Suite aux débats concernant l avenir d AIRBUS et aux annonces respectives de BOEING et AIRBUS lors du dernier salon du Bourget, les matériaux composites ont repris une bonne place dans les médias professionnels et grands publics. Indépendamment de cette petite fièvre médiatique, les matériaux composites continuent leur développement dans la plupart des secteurs industriels. Si l industrie aéraulique et thermique est l un de ces secteurs utilisateurs, elle apparaît également en tant que fournisseur de l industrie des composites pour la maîtrise des échanges thermiques dans les procédés de mise en œuvre tels que : polymérisation des composites à matrice thermodurcissables, thermoformage des thermoplastiques, activation des collages,... Ce numéro de A est donc consacré à ces matériaux si particuliers. Il s agit également du dernier numéro avant les congés d été, période pendant laquelle vous pourrez manipuler raquette de tennis, club de golf ou canne à pêche tous trois en fibre de carbone, ou bien voguer en planche à voile ou rouler à bicyclette toutes deux renforcées de fibres de verre. La rédaction de A vous souhaite de bonnes vacances et vous donne rendez-vous à la rentrée. Bernard BRANDON Directeur Commercial a participé à ce numéro : Christophe DEBARD formations Besoin de vous former? Pensez dès aujourd hui à vous inscrire. Pour connaître les dates et les thèmes de nos prochaines formations, rendez-vous en page 5 de ce numéro ou sur le cetiat à mesurexpo Le CETIAT sera présent au salon Mesurexpo à Paris - Porte de Versailles du 25 au 27 septembre 2007 Hall 7.2 stand G 53. N 38 - Juillet 2007 page 1

2 Les composites des matériaux si particuliers L e s m a t é r i a u x composites ont de nouveau le vent en poupe, les Boeing 787 et Airbus A 350 XWB ne constituent que la partie la plus visible et médiatique de l iceberg. Les industries aérauliques et thermiques sont impliquées dans cette croissance à double titre. Les industriels de la thermique et de l aéraulique comme ceux de nombreux secteurs industriels sont fabricants et utilisateurs actuels et potentiels de pièces en matériaux composites Les transferts thermiques constituent un point clé des techniques de fabrication et d assemblage des produits utilisant les matériaux composites. Définitions Les matériaux composites résultent de l association d au moins deux composants, la matrice et le renfort : les constituants de la matrice sont actuellement dans plus de 90% des cas des composés organiques mais il existe également des composites à matrice inorganique (métallique, céramique, béton,...), les renforts sont constitués de fibres de natures très diverses. Les plus classiques sont les fibres de verre, les fibres de carbone et les fibres aramides. Depuis quelques années, les applications de fibres végétales se développent (lin, chanvre, sisal, coton, bois, ). Cette diversité de composants permet de disposer d une grande variété de composites dotés d une large gamme de caractéristiques chimiques, mécaniques, thermiques. Celles-ci ne sont pas uniquement liées à la nature des composants mais sont très dépendantes des techniques de mise en œuvre. Finalement, on peut considérer que chaque produit fabriqué à partir de matériaux a des caractéristiques propres. Applications P a r r a p p o r t a u x m a t é r i a u x traditionnels, les matériaux composites à l Affiche Les composites ont le vent en poupe se différencient par des apports spécifiques : gain de poids, intégration de fonctions (réduction du nombre de pièces), bonne tenue à la corrosion, comportement vibratoire, isolation électrique et compatibilité électromagnétique, caractéristiques mécaniques. Ces apports sont valorisables dans un grand nombre de secteurs d application. Il n est pas possible de tous les citer ici. Les quelques exemples qui suivent sont néanmoins représentatifs. dans le secteur de l aéronautique et du spatial, la demande des composites, en particulier les plus performants d entre eux à base de fibres de carbone, explose avec une croissance de 16% par an (4 800 tonnes de fibres de carbone consommées en 2006). Une caractéristique forte de ce secteur est le développement de structures complètes en composites nécessitant la fabrication de très grandes pièces de voilure et de fuselage. A contrario, dans l automobile, l utilisation de composites dans la structure reste marginale. Après de nombreuses études, des prototypes, et quelques modèles de série dans les années 70/80, les progrès réalisés par les aciéristes et le développement de l aluminium ont quasiment éliminé les composites de ce type d application. Le développement des composites dans l automobile s est essentiellement focalisé sur des pièces accessoires dans le compartiment moteur (supports de batterie, boîte à air, ), dans l habitacle (panneaux de porte, garnitures, ) et éléments de design. C est le secteur où se développent les composites «verts» (à base de fibres naturelles). Le secteur du bâtiment est également un gros consommateur de matériaux composites à matrice organique ( tonnes ). Ils sont couramment utilisés pour les ouvrants, les poutres, le drainage, les cuves,... Le bâtiment est également le cadre du développement de composites à matrice minérale à base de béton qui sont intégrés dans des éléments de structures (poutres, planchers, ). Aéraulique, thermique et composites Les matériaux composites sont utilisés par les industriels de l aéraulique et de la thermique. Ainsi sont couramment fabriqués en composites les roues des ventilateurs, les corps et roues de pompes, les éléments hydrauliques, des éléments de carrosserie, des ballons de stockage,... Deux exemples sont frappants de la place que peuvent prendre les composites dans ce secteur. La fabrication des éoliennes est devenue le second marché des fibres de carbone dans le monde avec tonnes en 2006 et un rythme de progression annuelle proche de 50%. Les bouteilles de gaz (butane et propane) en composites sont maintenant proposées par l ensemble des distributeurs d énergie. Selon une enquête réalisée par l un d entre eux, plus de 70% des utilisateurs seraient très intéressés par l argument légèreté de ce produit. La thermique dans la fabrication des composites Pour les produits de grandes séries, les cadences trop faibles des procédés d élaboration des pièces en composites constituent une limitation majeure de leur développement. Pour les produits utilisant des résines thermodurcissables, quels que soient les modes de fabrication, nappage, moulage sous pression, enroulement filamentaire, pultrusion, la nécessité de polymériser parfaitement des pièces complexes et d épaisseurs importantes conduit à des temps de traitements thermiques qui peuvent dépasser l heure. L optimisation des cycles thermiques et le recours à des modes de transfert énergétiques différents (induction, chauffage diélectrique, infrarouge, ultraviolet,...) sont indispensables pour répondre aux temps de cycles des industries de grandes série. La mise en œuvre des thermoplastiques ou les opérations de collage impliquent également un traitement thermique très performant. Le CETIAT intervient régulièrement à la demande des industriels pour mettre au point des processus de transferts thermiques sur des produits composites de tous secteurs industriels. A N 38 - Juillet 2007 page 2

3 Applications Matériaux composites et CETIAT : Une longue histoire La fabrication de pièces en matériau composite nécessite des traitements thermiques pour réaliser des collages, polymériser les résines, chauffer et refroidir des pièces thermoplastiques, etc. Les matériaux composites sont dans la plupart des cas, des mauvais conducteurs de chaleur, les cadences de productions industrielles nécessitant des traitements thermiques courts. Le CETIAT a été depuis plus d une vingtaine d années fortement sollicité par les industriels pour mettre au point des processus de traitement thermique performants en terme de productivité. Collage L industrie automobile (constructeurs, équipementiers,...) ainsi que les fabricants d adhésifs ont été demandeurs de nombreuses études pour accélérer la polymérisation de la colle lors d assemblage de pièces composites. Entre autres exemples, on peut citer le collage d ouvrants en utilisant le chauffage diélectrique haute fréquence pour les véhicules de grande série et l utilisation des infrarouges pour les séries plus limitées. Pour les pièces de structure plus importantes le CETIAT est intervenu sur le collage de cabines de véhicules industriels ainsi que l assemblage d une caisse complète en composite (de différentes natures) pour un véhicule de démonstration. Préchauffage La thermocompression est une opération thermique durant plusieurs minutes qui permet la polymérisation d une pièce composite dans un moule. Le préchauffage de l ébauche de la pièce avant mise sous presse, s il est réalisé de manière homogène dans l épaisseur et sur la surface de la pièce, permet d accélérer fortement le cycle de fabrication. Des études ont été ainsi conduites pour des pièces automobiles (carrosserie, éléments de suspension, ) mais également pour l industrie électrique (coffrets, pièces d isolation, ). Le préchauffage homogène de composites thermoplastiques avant formage est la clé principale pour la productivité de la ligne de fabrication et la qualité des produits. Le secteur automobile est très fortement demandeur pour des pièces dans le compartiment moteur ou à l intérieur de l habitacle (garnitures, plage arrière, ). Enfin, le CETIAT est également intervenu sur des préchauffages de fibres pré-imprégnées avant pultrusion pour la fabrication de profilés en composites. Polymérisation L accélération de l opération de polymérisation est souvent difficile à réaliser. Le CETIAT a mis au point des process utilisant des presses réalisant simultanément la mise en forme et la polymérisation par hautes fréquences de pièces de structures mécaniques. Pour fabriquer des cannes à pêches par enroulement filamentaire, le CETIAT a étudié un process de polymérisation rapide utilisant des infrarouges. Cet article fait référence à des expériences passées mais le CETIAT continue à être actif dans ce secteur où la haute technologie Répartition rime des avec postes confidentialité. consommation d'énergie Optimisation de l énergie pour un traitement des fibres de verre Un matériau composite associe des fibres de renfort et une matrice, cette définition simple cache des traitements physico-chimiques complexes pour qu une telle association fonctionne. Les fibres de verre sont les renforts les plus utilisés. Leur élaboration se fait en plusieurs étapes. L une d entre elles est la dépose de l ensimage : produit dont l un des rôles est de favoriser la liaison entre la fibre et la matrice polymère. Le processus comporte ensuite une étape de séchage et de traitement thermique de l ensimage réalisée par convection d air chaud dans des étuves. La société SAINT GOBAIN VETROTEX, leader mondial de la fibre de verre, s est adressée au CETIAT pour l aider à maîtriser certains postes de consommation d énergie et pour diminuer le coût de l opération de séchage. Le CETIAT a réalisé un diagnostic énergétique, s appuyant sur des mesures aérauliques et thermiques sur 3 étuves représentatives du parc de production, qui a permis de déterminer le poids respectif des différents postes de consommations. Ce constat est résumé dans le diagramme ci-contre. pour une puissance gaz consommée 291 kwh E extraction buées 64% E brûleurs 4% E parois 3% Répartition des postes de consommation d énergie E dalle 4% E perches 1% E convoyeur 7% E rovings 17% L analyse de ce diagramme a permis d établir 4 prescriptions d amélioration des performances énergétiques des études de séchage : réduction du débit d extraction des buées, isolation thermique de la dalle béton supportant les étuves, changement des moteurs électriques de brassage, mise en place d un variateur sur le moteur du ventilateur d extraction des buées. Les gains énergétiques ainsi que les coûts de ces améliorations ont été définis et font apparaître des temps de retour sur investissement entre 3 mois et 6 ans. Les prescriptions sont en cours de mise en œuvre par VETROTEX dans son unité de Chambéry. A N 38 - Juillet 2007 page 3

4 informations le centre de formation génie climatique s agrandit Depuis 2006, le CETIAT réalise en partenariat avec le COSTIC, des stages de formation destinés aux agents des entreprises d installation et de maintenance du génie climatique. Une première partie du centre de formation adaptée à la climatisation a été construit. Cet été, ce centre de formation s agrandit par la construction d un ensemble comportant 2 salles de cours capables de recevoir dans de bonnes conditions une quinzaine de stagiaires chacune, ainsi que six box de travaux pratiques dotés d installations pédagogiques adaptées au chauffage traditionnel et aux énergies renouvelables.cet ensemble sera opérationnel à la rentrée. congrès cetiat 2007 Le Congrès CETIAT 2007 aura lieu du 20 au 22 novembre prochains à Villeurbanne. Comme chaque année, ce sera l occasion de rencontres et d échanges avec les industriels ressortissants autour des présentations des résultats du programme d Études d Intérêt Général annuel du CETIAT. en bref Le CETIAT a participé activement au 13 ème Congrès International de Métrologie qui s est tenu du 18 au 21 juillet à Lille. Cette édition 2007, placée sous le signe de l innovation et du transfert de technologie, a tenu ses promesses en rassemblant 650 personnes en provenance d une quarantaine de pays, issues du monde de l industrie et de la recherche, autour de thèmes tels que : les évolutions de la métrologie et ses implications dans l industrie, l environnement, le médical et la santé, l économie et la qualité, le développement de la métrologie en lien avec les technologies innovantes, l amélioration des processus de mesure pour garantir la qualité des produits et des process. Il faut souligner la très forte participation aux trois tables rondes organisées autour des thèmes «Sécurité routière et métrologie», «Métrologie et chaîne du froid», «Accréditation des mesures tridimensionnelles» qui illustrent concrètement les applications de la métrologie au service de l industrie et de la société en général. Membre du comité d organisation et du comité scientifi que, le CETIAT a par ailleurs présenté 5 communications orales et 3 posters sur des thématiques concernant les mesures de débit, de vitesse d air, de température, d humidité et les estimations d incertitude. Les actes du congrès sont disponibles à la vente sur le site du Collège Français de Métrologie sous la rubrique «Documentation». symposium international fan noise 2007 La troisième Conférence Internationale sur le bruit des ventilateurs, Fan Noise 2007, se tiendra à Villeurbanne du 17 au 19 septembre prochain. Cet événement, labellisé par l International INCE, est co-organisé par le Cetim et le CETIAT, avec le soutien d institutions nationales et inter-nationales, comme le CIDB, la SFA, INCE/Europe, AMCA, ASHRAE, L objectif de cette conférence est de mesurer les progrès réalisés depuis quatre ans en matière de compréhension, prévision et réduction du bruit des ventilateurs dans des applications variées. Ce symposium se déroulera sur trois jours et comprendra une cinquantaine de présentations orales en anglais, des discussions techniques et une exposition de matériels de mesures acoustiques, logiciels de calcul, prestataires de services, Les présentations techniques sont réparties en grands thèmes qui reflètent les différentes problématiques du domaine : compréhension des phénomènes de génération du bruit aérodynamique, en établissant des liens entre les caractéristiques des écoulements sur les pales et le bruit rayonné, prévision du bruit de raies et du bruit à large bande par des modèles analytiques ou des codes de calcul (simulation d écoulements, aéroacoustique), alimentés le cas échéant par des données expérimentales, conception de ventilateurs à faible bruit par optimisation de la géométrie, réduction du bruit par contrôle actif, en utilisant des sources électroacoustiques ou des dispositifs de contrôle d écoulement, optimisation de l intégration des ventilateurs dans des systèmes et équipements. Les applications traitées sont variées. Elles portent principalement sur : le refroidissement des moteurs thermiques (automobile, ferroviaire, machinisme agricole ou engins de chantier), le refroidissement des circuits électroniques (ordinateurs), les solutions de climatisation (automobile, bâtiment), les réseaux de ventilation, domestiques ou industriels. Des exposés ponctuels concernent les ventilateurs utilisés dans des applications telles que les aspirateurs ou encore la prévention du gel dans les vignobles. Durant le symposium, une zone d exposition se tiendra en parallèle des sessions techniques autour des thèmes suivants : mesure acoustique classique et spécifique, simulation numérique, traitement acoustique par contrôle actif, prestation de service ainsi que plusieurs stands institutionnels. Les sociétés présentes sont : 01dB-Metravib, Brüel & Kjær, ESI group,free Field Technologies, HEAD Acoustics, Microflown, Müller BBM, OROS, PCB Piezotronics, Silentium, Technofirst, Vibratec, CIDB, AMCA., Cetim, CETIAT. Programme et inscriptions : Directeur de la publication : Robert TETREL Comité de rédaction : Bernard BRANDON - Pierre CLAUDEL - François DURIER - Alain GEVAUDAN Rédacteur en chef : Sandrine LEGER ou cetiat.commercial@cetiat.fr +33 (0) BP Villeurbanne Cedex a N 38 - Juillet 2007 page 4

5 Débitmétrie Formation Téléchargez nos catalogues complets ou consultez la liste des stages par thèmes et/ou par dates sur T i t r e D at e s de sta g e 2007 Métrologie, maîtrise des mesures, filtration, acoustique, chauffage, climatisation Métrologie des grandeurs aérauliques et thermiques Estimation des incertitudes de mesure - Application aux analyses chimiques La fonction métrologie adaptée à votre entreprise Connaissance et pratique des ventilateurs Méthodes d essais de ventilateurs Mesures acoustiques Bases en conditionnement d air Nouveaux fluides frigorigènes : mieux maîtriser l après R22 Anémométrie Caractérisation d enceintes climatiques Mesures en aéraulique, acoustique et thermique Connaissance et pratique des ventilateurs Méthodes d essai des ventilateurs Mesure des polluants à l émission d installations industrielles Bases de l acoustique Mesures acoustiques Bases en conditionnement d air Nouveaux fluides frigorigènes : mieux maîtriser l après R22 Humidité dans l air Bruit des ventilateurs : techniques de réduction Maîtrise de l acoustique des réseaux de ventilation Consommation électrique des chaudières Le référentiel NF EN ISO/CEI Mesures de pression Conception aéraulique des réseaux de ventilation Contrôle périodique des chaudières - Puissance de 20 à 400 kw Equipements frigorifiques de climatisation - Dépannage Nouveau : Formations en génie climatique Pratique des pompes à chaleur en résidentiel individuel - Applications Initiation au froid et au conditionnment d air RT Habitat et tertiaire - Options réglementaires Brûleurs gaz - Moyenne puissance - Mise en service et dépannage Initiation au chauffage - Principe des installations Récupération et confinement des fluides frigorigènes Équipements frigorifiques de climatisation - Mise en service - Maintenance Bases de l électricité - Initiation simple Diagnostics immobiliers - Performance énergétique des bâtiments Pratique de la climatisation individuelle - Nouveaux fluides frigorigènes Connaissances du chauffage et de la climatisation Dépannage électrique appliqué au génie climatique Chauffage et production d eau chaude sanitaire au bois Initiation et pratique de la régulation en chauffage RT La RT 2005 et les énergies renouvelables Circuits de climatisation aérauliques et hydrauliques - Mise en service - Maintenance Pompes à chaleur en résidentiel collectif et tertiaire 18 au 21 septembre 10 au 14 septembre 17 au 19 septembre 24 au 28 septembre 25 au 26 septembre 25 au 28 septembre 15 au 17 au 18 octobre 2 au 4 octobre 2 au 4 octobre 8 au 12 octobre 23 au 27 octobre 15 au 15 au 19 octobre 17 au 18 octobre 12 au 16 novembre 27 au 29 novembre 27 au 29 novembre 4 décembre 3 au 5 décembre 6 au 7 décembre 11 au 13 décembre 4 au 6 septembre 24 au 28 septembre - 20 au 23 novembre 4 au 7 septembre 10 au 13 septembre - 23 au 26 octobre 27 au 30 novembre 11 au 13 septembre 17 au 21 septembre 18 au 21 septembre 18 au 20 septembre 24 au 28 septembre 25 au 28 septembre - 12 au 15 novembre 25 au 28 septembre 1 au 5 octobre 8 au 12 octobre 8 au 11 octobre 9 au 10 octobre 16 au 19 octobre 22 au 23 octobre 23 au 26 octobre - 17 au 20 décembre 24 au 26 octobre A N 38 - Juillet 2007 page 5