COMPOSITADOUR - Parc Technocité, Avenue du 8 mai 1945FR-64100 Bayonne contact: Tél: + 33 5 59 43 84 77 Mail: f.sedeilhan@estia.fr www.compositadour.estia.fr Confidentiel 04/07/2011 1
SOMMAIRE II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE TP ROBOTISÉ: PROJET IMPALA COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 2
Compositadour est une plate-forme technique dédiée à la mise en œuvre automatisée des matériaux composites. Compositadour est le résultat d un fort engagement de fondateurs inspirateurs réunissant : Des collectivités territoriales : le Conseil général des Pyrénées-Atlantiques, le Conseil régional d'aquitaine, l'agglomération Côte Basque Adour qui participent au financement. Des industriels : Dassault Aviation, DaherSocata, EADS Composites Aquitaine, Coriolis Composites. Des organismes de formation : ESTIA, AFPI et le lycée des métiers de l aéronautique Jean Taris. Compositadour est gérée et animée par l école d ingénieur ESTIA. COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 3
4 activités principales: 1. La Recherche et Développement: En partenariat avec les acteurs industriels, Compositadour mène des programmes de Recherche et Développement sur la qualification de matériaux composites, la conception, l industrialisation et la fabrication de pièces composites; en s appuyant pour cela sur des équipes de recherche d excellence. 2. La Formation d opérateurs, de techniciens et d ingénieurs en formation initiale et continue, sur les aspects drapage, RTM, infusion et ajustage, ainsi que sur l automatisation et la robotisation des procédés. 3. Le Transfert de technologie: afin d accompagner des industriels à évoluer sur la maîtrise des process de fabrication, de parachèvements ou de réparation de pièces composites 4. La prestation de service: en proposant aux PME et industriels l utilisation de moyens mutualisés sur la plateforme Compositadour. COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 4
Bâtiment Industriel de 2 000 m² Chambre froide -18 C Hall de placement de fibres 500 m² équipé de 2 ponts roulants 5T, contrôlée et régulée en Température et Hygrométrie Hall de drapage de 200 m² contrôlé et régulé en Température et Hygrométrie Hall de polymérisation et de d injection RTM/Infusion Hall de finition, Laboratoire d essais mécaniques et contrôle US Salles de formations et postes informatiques équipés CAO COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 5
Robot de placement de fibre Coriolis-Composites : - Cellule 8 axes de placement de fibres: 16 fibres, rail Kuka 16m et positionneur 6 T, - Laser industriel 12KW permettant une régulation thermique à très haute température et grande vitesses de déplacements (1m/s) => mise en œuvre des thermoplastiques, et préformes en fibres sèches. COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 6
Drapage : - Table de découpe, tables outillage drapage (x6 postes), dévidoir, - Laser de projection 3D LAP - Outillages de drapage 3D - Outillages individuels COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 7
Autoclave : - Autoclave OLMAR 1000 x 1800 mm utiles, 450 C, 12 bars COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 8
Injection RTM/Infusion : - Système RTM ISOJET, avec piston injecteur 3L - Cuve infusion ISOJET 25 L - Presse chauffante 200 C - Moules RTM pour TP de formations COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 9
Détourage / Finition : - Tables aspirantes, centrale d aspiration, - Matériel pneumatique portatif (Perceuses, détoureuses, scies vibrantes, ponçeuses, meuleuses, riveteuses, ) Laboratoire : - Banc de traction Compression de traction 50 KN, - Equipement de contrôle US Olympus OMNISACAN MX2 (conventionnel et phased array), équipé système de cartographie x-y COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 10
Salles de formations : - 3 salles de formations, - 12 Stations CAO équipées CATIA V5, DELMIA, CATFiber COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 11
II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE THERMOPLASTIQUES: PROJET IMPALA Innovation Matériaux et Procédés avec placement de fibres LAser Objectifs: développement et l intégration de fonctionnalités innovantes pour la mise en œuvre de matériaux composites sur les robots de placement de fibres avec utilisation de laser de type industriel. Partenaires : Industriels Recherche (Porteur du projet) COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 12
II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE THERMOPLASTIQUES: PROJET IMPALA Principe et intérêts du placement de fibres: Dépose de 8, 16 ou 32 fibres de 6,35mm juxtaposées => permet la fabrication de pièces à géométrie complexes. - Depuis 30 ans: machines outils de type "portiques", souvent dédiées à un type de pièce, et investissement élevé - Depuis 5 ans: cellules avec robot poly articulés, système flexible pouvant d adapter à des pièces de toute dimensions et investissement réduit. COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 13
Etat de l art: II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE THERMOPLASTIQUES: PROJET IMPALA Lors du drapage robotisé des matériaux, il est nécessaire de chauffer la matière première pour assurer la cohésion des plis superposés: - Pour les pré-imprégnés à résine thermodurcissables: de 40 C à 80 C - Pour les pré-imprégnés à résine thermoplastiques: de 250 C à 400 C Pour la fabrication de préformes en fibres sèches avec le procédé de placement de fibres, les fournisseurs de MP ont développé des fibres sèches "encapsulées" entre de fines couches de Thermoplastiques. En chauffant la matière aux alentours des 250 C, cela permet de donner une bonne Cohésion entre les différentes couches de fibres sèches. (Ces préformes sèches sont ensuite imprégnés par injection de type RTM ou infusion) COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 14
II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE THERMOPLASTIQUES: PROJET IMPALA Différents types de chauffe COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 15
II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE THERMOPLASTIQUES: PROJET IMPALA L utilisation de laser comme moyen de chauffe pose les problèmes suivants : - La zone de chauffe doit être ajustable et de forme rectangulaire - La température de la zone doit être parfaitement contrôlée pour ne pas endommager la matière - Le placement doit s effectuer avec une pression importante pour assurer la cohésion des couches (en vue d une consolidation) - Le pilotage de l ensemble doit être assuré par un programme hors ligne, il doit permettre de contrôler un minimum de 7 axes simultanément. Technologie retenue: Laser industriel équipé d un système optique permettant la dispersion du faisceau = dispositif "du commerce" Concept déjà testé en prototype => niveau de maturité estimé TRL3 COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 16
Enjeux et perspectives: II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE THERMOPLASTIQUES: PROJET IMPALA L objet de ce programme est donc de le porter au niveau 6 avec : 1. Développement et intégration sur la cellule robotisée des outils logiciels destinés à optimiser la puissance de la source laser et sa précision lors de la dépose afin d assurer une qualité répondant aux exigences aéronautiques, 2. Caractérisation des résultats obtenus sur éprouvettes avec différents types de fibres : pré imprégnés thermoplastiques et fibres dites «sèches». Ces éprouvettes vont permettre d apporter les améliorations nécessaires aux systèmes de dépose (effort de compactage, matériaux constituant le rouleau de dépose) et logiciels 3. Réalisation de démonstrateurs 3D à ech1:1 COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 17
II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE THERMOPLASTIQUES: PROJET IMPALA Ce projet devrait conduire une avancée majeure pour le placement de fibres car il va permettre de déposer à des vitesses importantes des matériaux à fort potentiel pour l industrie aéronautique et l automobile. Les innovations principales de ce projet portent sur : - Dépose de thermoplastiques en automatique avec à un système de chauffe laser très puissant L objectif étant de déposer des fibres à 1 m/s (vitesses atteintes par les procédés actuels = 0.1 à 0.4 m/s) - Fabrication de préformes thermoplastiques et essais de consolidation in situ à grande vitesse innovation procédé. COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 18
Feuille de route II. PLACEMENT DE FIBRES À MATRICE THERMOPLASTIQUES: PROJET IMPALA COMPOSITADOUR - Confidentiel 04/07/2011 19