Objectif :
L’apprenant sera capable de lister les problèmes propres à la technologie et l’intérêt en termes de coûts de l’injection.
Résumé :
Les technologies utilisant des matrices thermoplastiques sont plus récentes que celles utilisant des matrices thermodurcissables. Elles sont aujourd'hui adaptées à l'aéronautique, à l'automobile et aux transport en général.
La principale technologie permettant de fabriquer des composites thermoplastiques utilisant des fibres courtes est l'injection haute pression et utilise comme matière première un mélange résine-fibres sous forme de granulés.
Ce procédé permet de réaliser des pièces relativement petites et réalisées traditionnellement en alliage d'aluminium.
Malgré des problèmes propres à cette technologie et qui sont liés à l'écoulement des fluides et également d'ordre thermique, l'injection haute pression de résine thermoplastique renforcée de fibres courtes représente un fort intérêt économique.
Parmi les problèmes rencontrés, nous avons :
- l'apparition de lignes de ressoudure,
- l'influence des écoulements sur l'orientation des fibres dans la pièce,
- l'influence des paramètres matériaux et thermiques sur les écoulements et les contraintes engendrées.
Ainsi, il apparaît que les propriétés finales de la pièce dépendent de différents paramètres indépendants : dimensionnement, conception du moule, rhéologie du fluide et régulation thermique.
La complexité des relations entre ces différentes données oblige à employer des outils logiciels puissants afin de réduire les coûts, notamment en autorisant des simulations de la rhéologie des composites, prenant en compte la nature et l'orientation des fibres courtes dans la matière.
Objectifs :
A l'issue de ce cours, l'apprenant sera capable :
- de citer les intérêts que présentent les thermoplastiques dans le domaine de l'aéronautique, notamment en comparant leurs propriétés et leurs comportements à ceux des composites thermodurcissables ;
- de décrire les mécanismes de déformation à l'échelle macroscopique que l'on rencontre lors de la mise en forme du composite thermoplastique ;
- de décrire les principes de formage et de soudage utilisés pour mettre en œuvre les TPFL dans les applications structures ;
- de citer quelques applications structurales typiques.
Résumé :
Les composites thermoplastiques utilisent les renforts de même type que les composites thermodurcissables. La différence se situe essentiellement au niveau de la matrice. Globalement les résines thermoplastiques présentent de meilleures performances mécaniques et une meilleure tenue aux agressions de l’environnement. De plus, sur un plan industriel et économique, le thermoplastique offre certains intérêts : rapidité de réalisation, moindre coût de la pièce finie, …
La technologie thermoplastique demande l’utilisation de demi-produits préimprégnés industriels qui sont soit rigides (facilité de stockage, de manipulation), soit déformables (facilité de drapage).
La mise en œuvre met en jeu des mécanismes de déformation décrivant le comportement de la résine et du composite lors de la mise en forme et de la consolidation.
Les moyens de mise en forme de pièces de faible épaisseur de type tôle se rapprochent des moyens utilisés en tôlerie métallique (formage par estampage, par relaxation) et des moyens utilisés en technologie composites thermodurcissables (formage par poinçon/vessie, par autoclave).
L’assemblage présente des spécificités intéressantes, notamment pour le soudage-diffusion qui permet d’assembler les pièces sans remettre en question la santé des matériaux et la géométrie des pièces.