PUL-AERO développe une méthode pour réaliser des composites incurvés
Les matériaux composites polymères renforcés de fibres de carbone constituent actuellement un élément structurel important des avions. La production à moindre coût de composites plus légers et de meilleure qualité constituerait donc une grande avancée pour l'industrie aérospatiale. Le consortium PUL-AERO (High quality curved aerospace composites using pultrusion manufacturing), financé par l'UE, a travaillé dans ce sens en mettant au point un nouveau procédé avancé de pultrusion pour réaliser les composites incurvés requis par l'industrie aéronautique. La pultrusion est un procédé de moulage en continu au cours duquel des fibres de renforcement sont saturées avec une résine polymère liquide, puis soigneusement formées et tirées à travers une filière chauffée, afin de former une pièce. «En général, la pultrusion est un peu considérée comme une sorte de 'magie noire', mais nous avons travaillé pendant 10 ans pour intégrer des connaissances scientifiques à ce processus de fabrication», déclare John Hartley d'Exel Composites au Royaume-Uni, coordinateur du projet PUL-AERO. «Le projet PUL-AERO développe des technologies supplémentaires pour satisfaire les strictes exigences de qualité de l'aérospatiale, ainsi que pour fabriquer non seulement des pièces droites, mais également des sections incurvées.» Le projet PUL-AERO, qui regroupe des partenaires industriels du Royaume-Uni, de Grèce, d'Israël et de France, ainsi que l'Université de Cranfield au Royaume-Uni, a conçu une ligne avancée de production par pultrusion. Il peut être difficile d'utiliser la pultrusion pour fabriquer des pièces incurvées, en particulier avec les résines époxy de qualité aérospatiale qui nécessitent un contrôle soigneux de la température et un durcissement lent. Le projet a travaillé sur la modélisation du procédé et produit une plateforme commerciale de simulation. Il était important de modéliser la distorsion se produisant pendant le processus de pultrusion, un élément essentiel à la conception de pièces courbes. La conception de cette ligne de pultrusion intègre également un nouvel équipement d'injection de résine qui fonctionne à faible débit et comprend des capteurs pour surveiller l'écoulement et la pression de la résine. Une avancée majeure a été la réalisation d'un système d'assurance qualité en ligne et en temps réel, qui permet d'effectuer des tests non destructifs sur les composites ainsi formés. «Auparavant, toute la production de profilés était testée par le client, ce qui prenait beaucoup de temps et coûtait très cher. Pour nous, l'idée principale consiste à pouvoir réaliser des tests non destructifs en ligne pendant la fabrication des profilés. Il en résulte une situation gagnant-gagnant», explique M. Hartley. Procéder ainsi pour la réalisation des tests présente un avantage évident: tout problème détecté peut immédiatement être corrigé. «Nous ne sommes plus obligés d'expédier le profilé à l'autre bout du monde afin qu'il soit testé, pour apprendre ensuite qu'il ne convient pas», ajoute-t-il. «Le fait d'être immédiatement capable de détecter les problèmes de production permet de réaliser des économies.» Le procédé a été testé et vérifié par les partenaires du projet, aussi bien par les producteurs que par les utilisateurs. Peu automatisées et nécessitant des équipements très coûteux et une main-d'œuvre très qualifiée, les méthodes de fabrication actuelles limitent l'utilisation des composites polymères incurvés renforcés de fibres de carbone. Le nouveau procédé de production proposé devrait les rendre enfin abordables, tout en respectant les normes de qualité de l'aérospatiale. Actuellement la société Exel Composites, leader sur le marché des composites, met en place une nouvelle installation conçue pour l'aérospatiale, qui comprendra une nouvelle machine à pultrusion intégrant l'équipement et la technologie développés par le projet PUL-AERO. La pleine production démarrera à la mi-2017.
Mots‑clés
PUL-AERO, composites en polymère renforcé de fibres de carbone, composites pour l'aérospatiale, pultrusion, moulage, composites incurvés, automatisation des tests non destructifs
