Billet d étonnement Smart & Hybride : les composites de demain Réalisé par Dominique APPERT Ingénieur R&D au CFP Carine DUWAT Référente IE Veille à l ARDI Rhône-Alpes Le 11/01/2016 Organisateur de l événement
SOMMAIRE Introduction 3 Programme 3 Note d observation 4 1. L apport de fonctionnalités 4 L enjeu actuel pour les composites 4 Fonctions mécaniques intégrables dans les composites 4 Apport de fonctions mécaniques - cas de la pultrusion 4 Les textiles fonctionnels 5 Intégration de fonctions électroniques 6 Méthodes pour intégrer de l électronique dans les textiles 7 Plus loin dans l intégration d électronique dans les textiles 7 Perspectives 8 2. Performance et haute cadence 8 Procédé hybride composite / thermoplastique injecté 8 Composites à base de résine époxy 10 Intégration des matériaux composites dans l automobile 11 Perspectives 12 Contacts 13 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 2 sur 13
INTRODUCTION Les matériaux composites ont déjà ouvert un large champ d applications et de possibilités technologiques. Afin de répondre à l évolution des besoins des marchés ainsi qu aux exigences réglementaires, de nouveaux développements produits et procédés voient le jour, permettant ainsi de fonctionnaliser les pièces composites. L Innov Day, organisé le 10 décembre 2015 par le PEP Centre Technique de la Plasturgie et des Composites, a été l occasion de découvrir à travers des conférences d experts et de démonstrations les derniers développements de composites «Smart & Hybride». Deux axes de R&D ont été particulièrement traités : l intégration de fonctionnalités mécaniques mais aussi électroniques, d éclairage ou d identification, et les technologies pour concilier performance et haute cadence en tenant compte des contraintes économiques. PROGRAMME Introduction et présentation de la journée Mathieu SCHWANDER, Responsable Smart Composites PEP «Procédé Hybride Thermoplastique : Projet Arizona» Guillaume HUGUET Ingénieur études avancées MECAPLAST «Processing Carbon Epoxy materials for meeting the lighter car challenges» Denis Granger, Industrial Sales Development Manager HEXCEL Composites «Les enjeux de la reconception multi-matériaux des structures automobiles : contraintes et perspectives» Charles LEROUX, Direction de la Recherche et de l Ingénierie avancée PSA «Composites intelligents : enjeux et applications» Jérôme SICARD, Directeur adjoint Recherche PEP «Smart Pultruded : Addition de fonctions sur des produits pultrudés» Jérémy VIALE, Process Development Engineer STRUCTIL (groupe Safran) «Intégration d électronique par le renfort : la technologie E-Thread» Dominique VICARD, CTO Primo 1D & Lionel TENCHINE, Responsable Ligne Programme PEP «Textiles fonctionnels» Pascal RUMEAU IFTH «Impression 3D : conception et fabrication de pièces avec renforts composites locaux» Julien BAJOLET, Chef de projet PEP 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 3 sur 13
NOTE D OBSERVATION 1. L apport de fonctionnalités L enjeu actuel pour les composites Une pièce en matériau composite a un coût aujourd hui qui peut être de l ordre de 7 à 8 fois celui d une pièce en acier. L acier a donc de belles années devant lui si des transformations radicales ne s opèrent pas avec les composites. Ces transformations concernent notamment l intégration de fonctions à un niveau où l acier n a pas la possibilité de le faire, une intégration de fonctions réalisée autant que possible pendant les opérations de fabrication ou de parachèvement des pièces afin de répondre aux contraintes économiques. C est comme cela que les matériaux composites deviendront compétitifs et pourront intéresser réellement des secteurs tels que l automobile ou l aéronautique. Fonctions mécaniques intégrables dans les composites On peut imaginer par exemple que pour un pied B (pièce automobile) on intègre le renfort mécanique, les fonctions mécaniques de charnière et le routage de faisceaux, nécessitant bien entendu d adapter la conception de la pièce aux possibilités offertes par les matériaux composites. D une manière générale, les fonctions mécaniques intégrables peuvent être des fonctions souples pour des joints d étanchéité, des membranes, des interfaces ou des propriétés sensorielles ; elles peuvent concerner un besoin de rigidification localisée satisfait par un réseau de nervures ou une surépaisseur localisée, ou un besoin de protection assuré par la présence de baguettes ou de freins à la propagation de fissures. Il y a aussi les fonctions esthétiques auxquelles les composites peuvent répondre par leur aptitude à être teinté masse ou par le grainage par exemple. Enfin les fonctions d assemblage intégrées in situ grâce aux possibilités de conception : clip, positionnements, passages de câbles, préparation à des opérations de parachèvement Apport de fonctions mécaniques - cas de la pultrusion La pultrusion est l un des procédés qui permet l apport d un large éventail de fonctionnalités grâce à la liberté de forme au niveau de la section du profilé, par le choix des constituants du composite (résines, fibres, taux de fibres, ), par la gestion du procédé de mise en œuvre. Une ligne de pultrusion est constituée d un centre d approvisionnement en bobines, d une zone d imprégnation (bac de trempage), d une filière qui donne forme au profilé et assure la cuisson de la résine, d une chenille de tirage pour l avance du produit sur toute la ligne et d une unité de découpe à longueur du profilé. La pultrusion est un procédé automatique pour grandes séries, qui permet la fabrication en continu et de qualité constante de profilés de haute performance (taux de renfort entre 60 à 70 % en volume) à section constante. La pultrusion offre une flexibilité dans le choix des matériaux : résines TD époxy ou PUR, fibres de carbone, de verre ou basalte, fibres unidirectionnelles, tissus ou mats. 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 4 sur 13
Structil est une société du groupe Safran qui conçoit, produit et commercialise des adhésifs structuraux, des préimprégnés et des profilés pultrudés pour l industrie des composites hautes performances. Structil qui possède une grande maîtrise du procédé, a travaillé sur l apport de fonctions en pultrusion, par exemples : - Le blocage en rotation, fonction recherchée dans les assemblages, obtenu par la mise en place de clavettes dans le profilé pultrudé. Solution qui a nécessité de maîtriser la position des mèches dans la clavette ; - Le glissement, fonction assurée grâce à la maitrise de la répartition des mèches au cours de la mise Profilés pultrudés STRUCTIL en œuvre du produit : pultrusion d un jonc carbone (forte abrasion) enrobé d une couche épaisse de verre (faible abrasion) ; - La protection galvanique du carbone dans les assemblages obtenue par le dépôt d un tissu de verre au cours de la pultrusion pour servir d isolation ; - Le renforcement radial obtenu par le dépôt de fibres par satellites selon différents angles ou par le dépôt de tissu au cours de la pultrusion ; - La personnalisation du produit grâce à des mèches colorées positionnées à la demande. Les textiles fonctionnels Le renfort des matériaux composites peut être le support utilisé pour intégrer des fonctions dans le produit. L IFTH Institut Français du Textile et de l Habillement est un centre technique industriel qui possède une large expertise pour les marchés du transport, du bâtiment, de la santé, du luxe, de l habillement, du médical, du génie civil, et qui donne ici les méthodes possibles pour fonctionnaliser une fibre textile. Des fonctions peuvent être apportées à une fibre par l incorporation de charges et d additifs au moment du compoundage et extrusion filage avec la possibilité de réaliser des fibres mono-composant ou des fibres bi-composant : cœur/gaine, côte à côte ou quartier d orange. Des fonctions de renfort, de protection, d isolation peuvent être apportées par la structuration du textile : tissus 2D-3D, tricot 2D-3D, tresse 2D-3D, non tissés nano-microfibres. Des fonctions peuvent être apportées sur le brin unitaire, le fil ou l étoffe par les traitements de surface : coating, plasma, métallisation (gainage, dépôts, impression ). Voici quelques cas qui illustrent des fonctions intelligentes apportées par les fibres : Des filaments de PLA plastifié contenant 4% de nanotubes de carbone peuvent servir de capteur d humidité. En effet la présence d humidité au sein des filaments provoque le gonflement du polymère et donc l éloignement des charges se traduisant par la perte de la conduction électrique, un phénomène réversible et répétable. Des fibres conductrices pour des textiles automobiles peuvent avoir la particularité de moduler leur résistivité électrique quand on les étire. Cette propriété permet de faire de la détection de pression et donc de la détection d occupation dans le véhicule. 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 5 sur 13
Une sous-couche textile métallisée intégrée dans des revêtements de sol peut permettre la détection de personnes ou d objets : détection de présence, commande d éclairage, d air conditionné ou d ouverture/fermeture de portes, etc. Une sous-couche textile renforcée de fibres de verre et intégrant des puces RFID peut permettre le guidage et la localisation d objets ou de personnes : guidage de robots de nettoyage ou de transport, localisation de lits, fauteuils roulants ou patients dans un hôpital, services dans les grandes surfaces commerciales. A l échelle du filament, des associations bien choisies de matrice polymère et de géométries spécifiques vont permettre l expansion des fibres lorsqu on atteint une température donnée, augmentant significativement l isolation thermique du textile ; principe qui intéresse le marché des vêtements de protection pour pompiers, militaires, pilotes automobiles, etc. Pour le secteur du BTP, des membranes géotextiles peuvent inclure des systèmes de mesure de déformation pour l instrumentation d ouvrages (routes, voies ferrées, murs de soutènement, tunnels, canalisations ). Géométries spécifiques des filaments pour le textile - IFTH Enfin il existe des fibres qui s activent à la lumière puis vont briller dans l obscurité selon le principe de la photoluminescence, obtenu par l incorporation d additifs spécifiques. Intégration de fonctions électroniques Pour relever de manière sûre le challenge économique, le composite peut être amené à intégrer de nouvelles fonctions dans la pièce et à intégrer plusieurs fonctions à la fois, comme capter de l information, activer une information ou une commande, détecter un défaut, une amorce de rupture, une proximité avec un choc, faire un diagnostic et renvoyer des instructions et analyses suite à ce diagnostic, contrôler en phase de fabrication, en phase d usage, en phase de recyclage la santé matière du matériau, enfin localiser des défauts et pouvoir amorcer la phase de réparation. Il s agit de franchir un seuil dans la fonctionnalité grâce à une nouvelle génération de composites dotés de systèmes électroniques : fils intégrés, PCB flexibles, composants CMS, électronique imprimée, électronique étirable. Composant électronique intégré au composite - PEP Les applications potentielles peuvent toucher tous les secteurs de marché. Dans le domaine automobile, on peut vouloir maitriser les vibrations, maitriser le comportement dynamique du véhicule, instrumenter des zones du véhicule, maitriser le confort de l habitacle, faire de la reconnaissance de signaux pour par exemple détecter des proximités de danger. Dans le secteur aéronautique, on peut vouloir mesurer la santé du matériau, détecter des fissures ou des impacts d oiseaux et mettre en place des stratégies d auto-réparation. Dans le secteur de la construction et du BTP, on souhaite pouvoir maitriser les 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 6 sur 13
sources d énergie mais aussi maitriser des problématiques de fissuration ou de corrosion, avoir des systèmes actifs antisismiques. Dans le domaine de l énergie, on voudrait optimiser les consommations et gérer les risques de pollutions. Enfin pour tous les objets connectés, intégrer des écrans électroniques pour délivrer de l information. Méthodes pour intégrer de l électronique dans les textiles Le PEP, Centre Technique de la Plasturgie et des Composites a fait partie d un consortium réunissant différents centres de recherche et des industriels pour mener un projet européen baptisé Pasta dont l objectif était de développer des méthodes pour intégrer de manière simple de l électronique dans les textiles. Dans le cadre de ce projet, trois technologies ont été abordées : - La technologie Diabolo dont le travail a consisté à miniaturiser le composant électronique pour lui donner une dimension compatible avec une fibre textile. L avantage est de conserver les propriétés de déformabilité du tissu. Par cette technologie, des fonctions LED et RFID ont été intégrées au textile selon deux approches : composant placé sur le fil avant l élaboration du textile, ou composant placé après. Cette deuxième approche permet le contrôle du positionnement du composant électronique dans le produit final. - La technologie de micro-sertissage qui consiste à venir raccorder sur des fibres conductrices tissées dans le textile, un ensemble de composants électroniques rassemblées sur un même support. Cette technologie répond au besoin d intégrer un grand nombre de fonctions. Le support reste miniaturisé même si l on perd localement la flexibilité et la déformabilité du tissu. - Une technologie qui allie les bénéfices des deux précédentes : possibilité d intégrer un certain nombre de fonctions électroniques (traitement du signal, capteurs, ) avec un support flexible et une connectique souple et étirable pour être compatible avec la déformabilité du tissu. De ces travaux, cinq démonstrateurs applicatifs ont été réalisés : pour le médical une prothèse instrumentée et une alèze de lit avec des capteurs d humidité et de pression pour faire un monitoring de la santé du patient ; un siège automobile avec système de chauffage intégré directement dans le tissu ; une signalétique d issu de secours intégrée dans un tissu de décoration, invisible lorsque les LEDs sont éteintes ; une puce RFID intégrée à une fibre textile pour faire le suivi de production sur toute la chaîne de fabrication du rouleau de tissu. Plus loin dans l intégration d électronique dans les textiles Primo 1D est une jeune société spécialisée dans l intégration de fonctionnalités électroniques (RFID, LEDs, capteurs) sous forme de fil par une technologie nommée E-Thread issue de la technologie Diabolo. La technologie E-Thread permet de fabriquer un fil de 20 cm avec au centre un petit grain de 0,8 mm de diamètre dans lequel se trouve le composant constitué de la puce RFID, d un capot et de conducteurs d antenne. Grâce à cette innovation, on intègre l intelligence au cœur des matériaux et des objets. Les applications de la RFID intégrée aux fibres textiles peuvent être la traçabilité, l inventaire, l anti contrefaçon (puces uniques avec n de série unique), l antivol (puces à l intérieur de l objet et non plus dans une étiquette), l automatisation de fabrication, le lien vers l internet. En projet, d autres applications pourraient utiliser des puces LED ou des puces ASIC avec des fonctions de capteurs, d actionneurs, ou de contrôle. 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 7 sur 13
L intérêt de la technologie est d apporter la fonction au sein du matériau et non pas affixé, grâce à un composant miniature qui n induira pas ou très peu de changement dans la structure et les propriétés du matériau, ou dans les procédés de fabrication. Concernant l intégration dans les matériaux composites de composants RFDI selon la technologie E-Thread, des essais exploratoires ont été réalisés sur la plateforme du PEP pour évaluer la survie du composant. Les résultats préliminaires indiquent que la technologie E-Thread serait compatible aux trois procédés testés : - moulage au contact, pression faible et contrainte thermique modéré (post cuisson 1h30 à 60 C) ; - SMC, pression élevée jusqu à 80 bars, contrainte thermique élevée (2 min à 150 C) ; - pré-imprégné, pression modérée (3 bars), contrainte thermique élevée (20 min à 150 C). Il reste à consolider ces résultats. Composant électronique intégré au textile - PEP Perspectives Pour revenir aux généralités sur l intégration de fonctions dans les matériaux composites, le succès va passer par la résolution des points actuellement bloquants qui se situent aux différents stades de conception, de production et d usage du produit. Il s agit par exemple de déterminer les lois de comportement mécanique de ces nouveaux composites, de modéliser l impact thermique des composants, de définir les règles de conception qui vont permettre de maîtriser l intégrité des fonctions mécaniques ou électroniques. En phase de production, il va être nécessaire d adapter les modes d implantation de ces composants électroniques et de garantir leur bon positionnement. En phase d usage, il s agit de garantir le positionnement et l intégrité du composant électronique pour qu il reste opérationnel et d élaborer des stratégies de réparation adaptée et maitrisée. 2. Performance et haute cadence Il y a une grande diversité de procédés de mise en œuvre des composites. Mais les procédés pouvant répondre au défi actuel vont être ceux capables de réaliser des pièces de hautes performances, fonctionnelles, à grande cadence. Procédé hybride composite / thermoplastique injecté Mecaplast est un équipementier automobile de rang 1 spécialisé dans l'injection plastique qui conçoit, développe et fabrique des pièces et systèmes complets pour la carrosserie (habillage intérieur et extérieur : module de face avant, coffre et console de toit ) et le moteur (admission d air, répartiteur d air, cartérisation, couvre-culasse ). 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 8 sur 13
Dans une démarche d allègement des véhicules, l entreprise a depuis quelques années substitué l aluminium par les thermoplastiques chargés fibres de verre pour des pièces fortement sollicitées. Pour ce faire, Mecaplast travaille à l amélioration de ces composites et des processus d'injection dans une approche «metal to plastic». Un allègement de 30 % des produits (exemples : fixations de barres de toit, supports moteur, collecteurs) est possible grâce à l utilisation de thermoplastiques renforcés de fibres discontinues, tout en conservant les propriétés de sécurité et de résistance mécanique exigées par les pièces techniques fabriquées. Mécaplast fournit par exemple le module face avant des nouveaux camions Renault Trucks dont le squelette de 1m x 1m est en matériau thermoplastique injecté. La démarche de reconception de ces pare-chocs a ainsi permis le remplacement de parties métalliques ou en polymère thermodurcissable. Ce squelette doit supporter une dizaine de pièces d habillage. Mecaplast Group utilise les composites Tepex Dynalite 102 (résine PA6 renforcé fibres de verre continus) et Durethan BKV60EF (PA6-GF 60 haute fluidité) de Lanxess, et des matériaux élaborés par Basf. Ces composites sont constitués de résines thermoplastiques préimprégnées, renforcées de fibres de verre ou de carbone continues unidirectionnelles ou multidirectionnelles, transformés par procédé de surmoulage et de formage par estampage. Pour atteindre plus de performances, Mecaplast franchit un nouveau cap avec les composites thermoplastiques injectés renforcés fibres de verre continues, permettant le transfert des efforts par le renfort sans passer par la matrice. L idée est de pouvoir encore davantage remplacer l aluminium ou l acier, de pouvoir réduire les épaisseurs des pièces actuelles en thermodurcissable ou thermoplastique injecté (objectif de 20 à 30 %), de bénéficier d une sécurité supplémentaire en cas de casse de pièce (la pièce maintenue par les fibres continues n éclate pas). Le potentiel de gain de masse - à iso performance - est estimé entre 40 et 50 % par Mecaplast. Perspectives de développement de pièces composites TP - Mecaplast Au-delà des avantages en termes d allègement et de résistance mécanique, les technologies composites proposées par Mecaplast permettent l absorption d énergie (résistance au choc), l intégration de fonction et le recyclage des chutes de production ou des matières en fin de vie. L inconvénient reste le niveau de coût à iso architecture en comparaison à des pièces métalliques, thermoplastiques «classiques» ou thermodurcissables. Le procédé utilise une matière première sous forme d une plaque composite à matrice thermoplastique que l on va découper à la forme de l objet. Puis la plaque est chauffée par infrarouge pour atteindre la fusion du thermoplastique, et est introduite dans l outillage d injection pour être emboutie. Ensuite on 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 9 sur 13
vient surmouler par injection des fonctionnalités : détails de forme, nervures, finition du pourtour. Ce procédé hybride permet un temps de cycle très court (une minute). Procédé hybride composite TP - Mecaplast Afin d acquérir toutes les compétences nécessaires pour exploiter pleinement un tel procédé (depuis la conception, la simulation, le choix des matières jusqu aux procédés de fabrication et de finition), un projet de recherche - Arizona pour ARchitecture Innovante de la ZONe Auvent - a été lancé. Ce programme de R&D, piloté par Mecaplast, avec la participation de partenaires (Compose, Lanxess, LTDS et le PEP) et l appui de financeurs, vise à confirmer le potentiel technique et économique des thermoplastiques hybrides pour une application de grande cadence et ayant des contraintes économiques fortes par la conception d un module multifonctionnel d auvent intégrant des pièces structurelles et légères. L objectif est d être capable de produire par ce procédé des grands panneaux (1500x400), d avoir la possibilité de créer des renforts localisés, de pouvoir réaliser des pièces fines (1 mm), de pouvoir réutiliser les chutes de découpe du composite. Un premier outillage prototype a été réalisé afin de permettre la caractérisation du concept (matériau, produit, procédé) : première étape vers l industrialisation. Il fonctionne sur une presse à injecter de 600 tonnes, avec un temps de cycle de 70 à 80 secondes. Les pièces obtenues ont une épaisseur Prototype projet Arizona - Mecaplast générale de 1 mm, avec un renfort local de 2 mm. Après injection, un renfort peut être ajouté par soudage à partir de la chute produite lors de la découpe de la plaque composite. Un deuxième outillage prototype pour une pièce de 1,5 m de long et de 2 mm d épaisseur est en cours de réalisation. Pour le fonctionnement de ce moule, le PEP, partenaire du projet s est équipé d une presse de 1600 tonnes, d un four infra rouge et d un robot 6 axes. Composites à base de résine époxy Hexcel Composites est un producteur de composites avancés - fibre de carbone, renforts techniques, pré-imprégnés et autres systèmes matriciels-résine, nids d abeille et structures composites. La société propose des solutions à base de résine époxy pour le secteur de l aéronautique (activité dominante 60 %) mais aussi pour l automobile (secteur en développement). En fait la synergie des 2 secteurs est intéressante : l automobile peut tirer profit de l expérience acquise dans l aéronautique, et ce dernier peut bénéficier des solutions choisies dans l automobile pour réduire les coûts. Les solutions d allègement dans le secteur automobile dépendent de la catégorie de véhicules. Pour un véhicule de sport ou luxe (faible cadence), le matériau est défini essentiellement en fonction du niveau 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 10 sur 13
de performance mécanique exigé. Pour les véhicules grande cadence, s ajoutent des contraintes de mise en œuvre, de coût, de cadence, d hygiène et sécurité, etc. Le procédé de pré-imprégnation (RTM) automatisée permet l élaboration de CFRP en rouleaux, et d obtenir une faible viscosité, des découpes nettes de préforme à une vitesse jusqu à 120m/min, des cycles jusqu à 3kg/min. Le process a une reproductibilité apportant une stabilité à la matrice. Dans ce process, les contrôles qualité sont automatisés et complètement intégrés. Hexcel Composites a donc fait évoluer les matières premières pour satisfaire les exigences du secteur automobile, y compris pour la grande série. La société propose des pré-preg époxy pour le moulage en compression à 250 C compatible avec des temps de cycle de 2 min. Côté renfort, hormis la problématique d approvisionnement, Hexcel Composites a travaillé sur la qualité d imprégnation et de répartition des fibres de carbone pour atteindre de bonnes performances mécaniques et physiques (mouillabilité, écoulement ) sans forcément partir de fibres à très grand nombre de filaments. La société propose aussi des préformes prêtes à l emploi constituées de différentes couches orientées. Elle a également développé des composites avec adhésif pour des applications de surmoulage sur pièces en métal ; l intérêt de la combinaison composite / métal étant le gain de poids par rapport à la pièce initiale tout métal tout en conservant ses procédés de mise en œuvre (peinture, assemblage). Hexcel Composite met en œuvre des stratégies de conception réduction du nombre de couches, reconception sans découpe et de réutilisation des chutes de coupe afin d optimiser sa gestion des ressources. Le «downcycling» et l éco-conception sont donc privilégiés, notamment sur des pièces à géométrie complexe (composites à fibres continues), au détriment du recyclage, coûteux et peu bénéfique pour l'environnement. Hexcel Composite souhaite adapter la technologie SMC carbone (C-SMC) aux applications du secteur automobile. Cette solution permet de produire en série à prix compétitif et sans déchet, des pièces légères Processus de conception - Hexcel et haute performance. Le C-SMC est un matériau isotrope, insensible à l'effet d'entaille, plus aisé à préformer que les préimprégnés unidirectionnels et qui ne génère pas de déchets. L objectif est d atteindre des propriétés semblables à celles obtenues avec l aluminium. Le procédé d élaboration C-SMC HexMC-i s appuie sur la combinaison de deux procédés : l imprégnation et la cuisson rapide. Différents profils de viscosité ont été testés afin d atteindre les caractéristiques techniques attendues (notamment en traction). Intégration des matériaux composites dans l automobile La re-conception multi-matériaux de composants automobiles, et donc l intégration de matériaux composites, est une démarche qui a été amorcée chez PSA dans un contexte particulièrement exigeant à différents niveaux : contraintes extérieures (réparabilité choc basse vitesse, tenue à l effraction ), réglementation sur les émissions (CAFE, Euro6), sécurité primaire et secondaire (visibilité, rétrovision, chocs grande vitesse...), compatibilité électromagnétique, recyclage et valorisation. 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 11 sur 13
PSA doit également inscrire ce programme dans son schéma industriel, ses politiques de fabrication (politique plateforme, organes, modulaire), son schéma de développement basé sur une tradition de conception acier et ses objectifs de rentabilité. PSA possède la maîtrise de la conception acier avec des connaissances sur les performances des matériaux acier qui font référence et sont facilement prédictibles. L approche multi-matériaux exige de travailler sur des soussystèmes et de déterminer pour chacun les données physiques d entrée, les interfaces fonctionnelles avec le reste du véhicule, les interfaces techniques (modes et conditions d assemblage) et l impact sur le process industriel. Dans le courant de ces dernières années, PSA a acquis des connaissances au sujet des matériaux stratifiés : chimie des matériaux, renforts, compréhension des comportements, conception, modélisation et dimensionnement, sélection des technologies de référence à coût maîtrisé (SMC, thermo estampage, RTM TD et TP, pultrusion TD et TP). Cela a conduit à différents cas de reconception avec des études menées sur : Plancher central composite - PSA Train lame composite - PSA - des solutions de plug and play (exemple : le renfort de porte développé avec la matière DuPont), - des solutions de substitution imposées par le respect du process (exemple : le plancher composite développé avec Plastic Omnium), - des travaux de reconception en rupture (exemple : le train lame composite avec Hutchinson), - des projets collaboratifs (exemple : Compofast). Toutefois, afin de mener à bien ces projets multi-matériaux, des prérequis sont indispensables. PSA doit pouvoir disposer de premiers couples matrice-renfort bien identifiés en termes de faisabilité produitprocess, de cartes matériaux en paramètres RADIOSS en statique et en dynamique, et de procédés d assemblage validés. De plus, PSA a besoin d intégrer dans ses référentiels des solutions génériques et robustes indépendantes de la solution «stratifié» retenue s appuyant sur les outils numériques industrialisés chez PSA, confrontées au meilleur état de l art. Perspectives Les échéances réglementaires de 2020 et surtout 2025 où la réduction de la masse restera un levier essentiel doivent être prises en compte et préparées. D ici 2020 le composite restera une alternative à l aluminium. PSA poursuit donc sa démarche avec une intégration progressive des matériaux composites. En 2025, il sera nécessaire de réduire encore la masse des véhicules d au moins 100kg. Les applications composites y compris avec de la fibre de carbone deviendront alors incontournables. D ici là, des progrès seront à réaliser pour notamment : - améliorer la prédictibilité des modèles (produit et procédé) ; - couvrir toutes les prestations (ex: acoustique, CEM) ; - sélectionner et valider les technologies d assemblage ; - sélectionner les solutions de référence ; - délivrer une filière numérique adaptée à l automobile ; - identifier les applications sur véhicule les plus favorables. 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 12 sur 13
CONTACTS Dominique Appert Ingénieur R&D CFP ALLIZE-PLASTURGIE Tel : 06 12 45 58 31 d.appert@cfp-france.com Carine Duwat Référente Veille et Intelligence Economique ARDI Rhône-Alpes Tel : 04 79 25 36 75 carine.duwat@ardi-rhonealpes.fr www.innovdays-plasturgie.com 11/01/2016 Composite Smart & Hybride Page 13 sur 13