La production moins chère des composites pour l'aéronautique
Le plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP) est de plus en plus employé dans la fabrication des structures d'avion. Le CFRP présente un rapport résistance-poids élevé entraînant une hausse de la performance mécanique ainsi qu'une diminution des émissions et de la consommation de carburant. Les structures CFRP équipant les avions de type long courrier actuels étaient essentiellement produites à l'aide de processus de fabrication de pointe très coûteux. Le projet IMAC-PRO («Industrialization of manufacturing technologies for composite profiles for aerospace applications»), financé par l'UE, a permis de concevoir des chaînes de production de matériaux CFRP économiquement rentables. L'objectif a porté sur deux types de structure d'avion: les poutres de renforcement (éléments de renfort longitudinal) du fuselage, et les armatures et poutrelles. Trois technologies différentes ont été développées concernant le préformage de renfort. Un procédé discontinu par pression à chaud a été utilisé pour le formage des matériaux composites non tissés. Les scientifiques ont également mis au point un procédé de production de préformes par répartition de fibres (FPP) pour une bande préformée intégrée se présentant en monofilaments découpés dans des bandes en fibres de verre disposées de façon unidirectionnelle pour constituer des poutres de renforcement en forme de T. Enfin, ils ont conçu un procédé de préformage des poutres cintrées, celles-ci étant composées de gaines tubulaires tressées. Des technologies de pultrusion et d'infusion ont été étudiées pour le traitement des poutres. Bien que la technologie de pression à chaud soit parfaitement au point, le préformage par répartition de fibres présente un réel potentiel pour la production en série grâce aux cadences plus rapides. Deux profilés lourds, une armature «JF» et une poutre C, ont été sélectionnés en vue du développement de préformes appropriées à la fabrication d'armatures et de poutres. La technologie de tressage unidirectionnel pour fabriquer des matériaux composites de base textile est la technique de préformage privilégiée car elle évite les limites du matériau pré-imprégné (fibres pré-imprégnées pour lesquelles une matrice est déjà présente). Les préformes à tressage unidirectionnel sont produites à partir de fibre de carbone sèche. Les préformes sont ensuite soumises à une infusion de résine, durcies et finies. De nouveaux outils de durcissement ont été créés pour chaque profilé à l'aide d'une nouvelle technologie permettant un temps d'infusion très court avant de fermer le moule pour l'opération de mouillage et de séchage. La technologie de tressage unidirectionnel s'est révélée très efficace dans la production économique de préformes cintrées complexes, avec un minimum de déchets. Les armatures, les poutres de renfort et de plancher sont des éléments importants de la structure, à la fois légers, robustes et résistants, qui constituent pour une grande part la forme aérodynamique d'un avion. La conception optimisée et la fabrication économiquement rentable de ces composants, comme l'a démontré le projet IMAC-PRO, auront un impact majeur sur la compétitivité de l'industrie aéronautique de l'UE.