Les composites thermoplastiques : Une opportunité de matériaux légers, performants, durables et recyclables. Laurent JURAS

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2 Les composites : Une opportunité de matériaux légers, performants, durables et recyclables Laurent JURAS Pôle Ingénierie Polymères et Composites CETIM Site Technocampus EMC² laurent.juras@cetim.fr Tel

3 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Sommaire Page 3 Introduction! Les matrices TD et TP! Les semi-produits! Les procédés de transformation!

4 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Définition Page 4 FIBRES MATRICE (polymère) MATERIAU COMPOSITE CHARGES-ADDITIFS Définition usuelle = liant + fibres longues (>10 mm)

5 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les fibres de renfort Page 5 Verre (2 /kg)! 95% Aramide (kevlar),! Polyéthylène,! Carbone (>30 /kg)!

6 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les matrices TD et TP Page 6 THERMOPLASTIQUES THERMODURCISSABLES! TP TD! FUSIBLE REVERSIBLE Exemple : PP, PA, PPS, PEI, PEEK INFUSIBLE IRREVERSIBLE Exemple : Polyester, époxyde, phénolique

7 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les matrices Thermodurcissables Page 7 - Utilisation pour tous types de série (proto)! - Réalisation géométries et structures complexes! - Bonne aspect de surface (gelcoat)! - Facilité de mise en œuvre! - Prix (matériau / investissement)! - Stockage des produits (péremption)! - Temps de cycle long (époxydes, phénoliques)! - Propreté de lʼenvironnement de travail! - Capacité de recyclage! - Fragiles (chocs, propagation fissuration)! Exemple : Polyester, Epoxyde, Phénolique

8 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les matrices Thermoplastiques Page 8 - Stockage et conservation! - Cycle de fabrication rapide (grandes séries)! - Matériaux recyclables! - Tenue aux chocs! - Propreté de lʼenvironnement de travail! - Complexité dʼimprégnation des fibres! - Température de mise en oeuvre! - Absence de pégosité (drapage)! - Non adapté pour proto et petite série! - Prix (semi produits / investissements)! Exemple : PP, PA, PPS, PEI, PEEK

9 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les semi-produits Page 9 Les co-mêlés Fibrage simultané et en continu du verre et extrusion du thermoplastique

10 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les semi-produits Page 10 Imprégnation par un fondu A partir d un renfort sec, l imprégnation est réalisée en fondant un film de polymère thermoplastique

11 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les semi-produits Page 11 Imprégnation par un fondu

12 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les semi-produits Page 12 Imprégnation par solvants Mise en solution de la matrice dans un solvant adapté. On plonge alors le tissu dans le conteneur. Le tissu s imprègne de la matrice et du solvant.

13 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les semi-produits Page 13 Les poudrés Pulvérisation du polymère en poudre fine sur le renfort

14 Osez les composites Les composites Thermoplastiques : Les semi-produits Page 14 Le câblage Partir d un produit de base, les fibres de renfort, on «entoure» ces fibres de fibres. On obtient un câblage de fibres de renfort par des fibres. Fibres de verre Fibres TP

15 Les procédés de fabrication Les composites Thermoplastiques : similitudes avec le travail des métaux Page 15 Découpage Formage Emboutissage Pliage Extrusion Cintrage Soudage

16 Les procédés de fabrication Les composites : les procédés de fabrication Page 16 Fabrication de pièces géométriques par drapage de préimprégnés, Pliage à chaud de tôle en composites, Formage de tôles par thermo compression, Fabrication de pièces de révolution par enroulement filamentaire, Fabrication de profilés par pultrusion, Les perspectives d évolution : placement de fibres, injection de résine.

17 Les procédés de fabrication Fabrication de pièces géométriques par moulage sous vide Page 17

18 Les procédés de fabrication Pliage à chaud de tôles en composites Chauffage d une tôle en CTP suivant une ligne à l aide d un fil résistant électrique, Pliage de la tôle. Page 18

19 Les procédés de fabrication Formage de tôles composites par thermo-compression Page 19 Tôle composite thermoplastique préchauffée formée sous presse Renforts : fibres courtes à continues Résines : Grande diffusion à hautes performances

20 Les procédés de fabrication Formage des composites à matrice Page 20 Accompagnement global pour la mise au point de pièces structurelles. Etude technico-économique Conception de pièces Aide à la conception des outillages de formage Définition des paramètres de transformation Réalisation de prototypes et de préséries Industrialisation Mise à disposition de la ligne de formage Force de fermeture maxi : 500 tonnes Température de chauffage : 50 à 550 C Système de transfert rapide Pilotage par PC industriel Résines transformées : grande diffusion à haute performance (PP, TPU, PA, PPS, PEEK )

21 Les procédés de fabrication Fabrication de pièces de révolution par enroulement filamentaire Page 21 Semi-produit fibres/résine, enroulées sur un mandrin tournant. Plusieurs solutions de chauffage de la résine.

22 Les procédés de fabrication Fabrication de pièces de révolution par enroulement filamentaire Chauffage par infra rouge (IR) Page 22 Chauffage laser F Chauffage par flamage Laser Fibre Tape Rouleau de consolidation Mandrel

23 Les procédés de fabrication Fabrication de pièce par enroulement filamentaire Page 23 Accompagnement global pour la mise au point de pièces structurelles. Etude technico-économique Conception de pièces de révolution Définition des paramètres de transformation Réalisation de prototypes et de préséries Industrialisation Mise à disposition de la ligne d enroulement filamentaire Dimensions de bobinage : 2000 x 900 mm Angles d enroulement : 0 à 90 Bac d imprégnation régulé en température Four infrarouge de capacité 800 C Résines transformées : grande diffusion à haute performance (Polyester, Epoxy, PP, PA, PPS, PEEK )

24 Les procédés de fabrication Fabrication de profilés en continu par pultrusion Page 24 Principe résine thermodurcissable Fibres imprégnées de résine puis tirées à travers une filière chauffée

25 Les procédés de fabrication Fabrication de profilés en continu par pultrusion Page 25 A partir de bobines de semi-produits, Préchauffage des fibres par infra rouge, Passage dans une filière chaude (Tf), Refroidissement dans une filière froide

26 Les procédés de fabrication Fabrication de profilés par pultrusion Page 26 Accompagnement global pour la mise au point de pièces structurelles. Etude technico-économique Conception de pièces Aide à la conception des outillages de mise en forme Définition des paramètres de transformation Réalisation de prototypes et de préséries Industrialisation Mise à disposition de la ligne de pultrusion Dimensionnel maxi des profilés : 200 x 300 mm Capacité de traction : 6 tonnes Pilotage par PC industriel Four infrarouge de capacité 550 C pour les Résines transformées : grande diffusion à haute performance (Polyester, Epoxy, PP, PA, PPS, PEEK )

27 Osez les composites Les composites Thermoplastiques Page 27 MERCI de votre attention! ! Si vous souhaitez recevoir cette présentation,! veuillez vous enregistrer! auprès de notre hôtesse!

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