Projet de recherche icomposites M. Roten, D. Gianinazzi, J.-M. Boéchat Plastics Update 12.11.2015 1
Objectifs du programme EcoSwissMade Financé par las HES-SO Contribuer à l avenir de l industrie manufacturière en Suisse (Swiss Made) Intégrer les notions du développement durable dans la chaine de valeur (Eco) Développer des produits et des processus innovants avec une efficacité énergétique accrue 2
Axes de recherche Microfactory: Construction d un démonstrateur de micromachine à efficacité énergétique accrue Processus innovants: Nouveau procédé pour additive manufacturing ou les composites C-Lean: Application de la norme ISO 50000 Introduction du développement durable dans la VSM (Value Stream Maping) 3
Objectifs du projet Obtenir un matériau composite composé par des fibres et une matrice thermoplaste Les fibres doivent être continues Le procédés de fabrication du composite sont l extrusion et l injection plastique Outil de calcul des caractéristiques (HEIG-VD) Ecobilan de composites thermoplastes (hepia) 4
Contribution à EcoSwissMade Fabrication d éléments de machines Robotique Augmentation des performances Diminution de la consommation énergétique Coûts compatible avec le marché des machines 5
Extrusion - Premier essai Résultats 6
Extrusion Deuxième essai Résultats Fibres Les fibres sont enrobées mais pas imprégnées 7
Extrusion Troisième essai Résultats Effet donné par la différence de vitesse entre le flux du polymère et la vitesse d entraînement des fibres 8
Extrusion Troisième essai Résultats Fibres La répartition des fibres n est pas homogène Caractéristiques Matrice : PP % massique fibres : ~40% Type de fibres : CF 3k 9
Extrusion Quatrième essai Résultats But : donner une section uniforme et constante sur toute la longueur de la barre (possibilité de connaître la contrainte lors d un essai de traction) 10
Extrusion Quatrième essai Résultats Il est possible de reconnaître une section ronde qui reste constante tout le long de la barre Un effet d ébavures est visible, qui est donné par le système de mise en forme Caractéristiques Matrice : PP et POM % massique fibres : ~40% Type de fibres : CF 3k 11
Extrusion - Micrographie L imprégnation des fibres n est pas uniforme 12
Test de traction Barre ronde / matrice PP / 30% massique de carbone Elément Module E [GPa] Résistance à la traction [MPa] Test 10 180 PA 66 (30% GF) 20 200 PP 1.46 38 Amélioration de la rigidité comparativement à un échantillon non chargé d environ 6x 13
Injection Surmoulage Le fibres sont placées à l intérieur du moule au préalable Pendant l injection les fibres sont poussées contre la paroi de la cavité Au fur et à mesure que le polymère refroidit à l intérieur de la cavité, devient impossible d imprégner les fibres Caractéristiques Matrice : PP et POM % massique fibres : ~40% Type de fibres : CF 3k 14
Planning 0ctobre 2014 Novembre 2014 Décembre 2014 Janvier 2015 Février2015 Mars 2015 Avril 2015 Mai 2015 Juin 2015 Juillet 2015 Août 2015 Septembre 2015 Octobre 2015 Novembre 2015 Décembre 2015 Janvier 2016 Février 2016 Mars 2016 Avril 2016 Mai 2016 Juin 2016 5.1Conception de l introduction des fibres dans le polymère fondu par extrusion 5.2 Conception et optimisation de l introduction des fibres dans l injection 5.3Fabrication des dispositifs conçus dans les phases 5.1 et 5.2 5.4Adaptation des simulations à l injection de fibres continues et aux calculs FEM 5.5Tests d extrusion et d injection avec différentes fibres et matrices 5.6Test mécaniques et NDT des pièces obtenues 5.7Ecobilan du procédé 5.8 Valorisation et dissémination Milestones 15
Conclusion Extrusion L imprégnation des fibres peut être améliorée La mise en forme pose encore des problèmes Injection plastique L imprégnation des fibres dans le moule est difficile L introduction des fibres dans le flux d injection est en cours de test 16
Prochaines étapes Amélioration d extrusion de profilé Essais avec des fibres naturelles Introduction des fibres dans le flux d injection Simulation des différentes options Compatibilité avec différentes matrices Bilan écologique 17
Merci de votre attention 18