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Retour sur le salon JEC2018

Mercredi 30 Mai 2018  |  Evénements
Retour sur le salon JEC2018

Le salon JEC World, qui s’est déroulé du 6 au 8 mars 2018 à Paris, est le salon incontournable présentant les dernières innovations et tendances dans les matériaux composites.  Pour cette édition, le salon a rassemblé plus de 1300 exposants avec 80% de sociétés étrangères et 20% de sociétés françaises. Durant le salon, une mission de veille a été mise en place par le service Matériautech d’Allizé Plasturgie avec l’objectif de mettre en évidence les dernières tendances et les innovations matières et process : allégement, performance, fonctionnalisation des composites, optimisation et automatisation des procédés, amélioration de la productivité, recyclabilité, … Les réglementations environnementales poussent aujourd’hui de nombreux secteurs d’activités à réduire leur impact sur l’environnement notamment via la réduction des consommations énergétiques, en carburant et des émissions de gaz à effets de serre. Quel que soit le secteur d’activité (aéronautique, automobile, batiment…), les industriels concentrent leurs efforts sur des matériaux permettant de réduire le poids de leurs pièces. Les exposants du salon ont très largement promu l’atout incontestable des composites qu’est la légèreté, en mettant en avant des gains de poids pouvant aller jusqu’à 60% par rapport aux matériaux conventionnels tels que l’acier. Aujourd’hui les composites doivent néanmoins répondre à plusieurs enjeux : l’amélioration des cadences de production pour s’adapter aux productions grandes séries de l’automobile ou autre applications grande diffusion, la recyclabilité des composites pour réduire l’impact environnemental. Le salon a donc permis à toute la chaine de valeur, du fabricant de matière au spécialiste process de présenter les dernières innovations permettant de répondre à ces différents enjeux.

 

1 Les composites thermoplastiques

Le salon JEC2018 a montré par le nombre d’applications présentées par les exposants que les composites thermoplastiques continuent à prendre de plus en plus d’importance par rapport aux matériaux conventionnels. Les composites thermoplastiques offrent un avantage face aux matériaux métalliques : résistance à la corrosion, allégement, assemblage, liberté de forme et peuvent être selon l’application une alternative aux composites thermodurcissables qui sont difficiles notamment à assembler ou à recycler.

Arkema présentait notamment leur matériau Elium®, résine thermoplastique liquide recyclable qui peut être transformée sur les technologies similaires aux thermodurs et qui vise notamment les pièces de grande dimension pour le marché de l’éolien. Une pale de 25 m a été fabriquée via le procédé d’infusion. Outre la recyclabilité du thermoplastiques, l’avantage est la possibilité de surmouler par injection traditionnelle une résine thermoplastique similaire. Concernant le recyclage, Arkema a mis au point le procédé de recyclage de la résine Elium® via le procédé dépolymérisation. Après le broyage des pièces à recycler, l’Elium® est dépolymérisée à chaud. Elle est récupérée et purifiée, afin de redevenir une résine aux caractéristiques identiques à celles de la résine vierge. Il est également possible de réutiliser les fibres de carbone ou de verre restantes après le processus.  

Pale d’éolienne, composite Elium®, Arkema

INEOS développe des composites thermoplastiques base styrènique (Stylight) qui permettent d’augmenter les propriétés mécaniques tout en améliorant les propriétés d’aspect. Les pièces présentées utilisaient le procédé RocTool 3iTech®, technologie chaud/froid par induction permettant un chauffage rapide et homogène. Ainsi la technologie permet de réduire les temps de cycle et d’optimiser les performance techniques et esthétiques des composites.

Les composites thermoplastiques permettent de réduire les temps de cycle et l’intégration de fonctions notamment dans le secteur aéronautique en utilisant matières hautes performances PEEK par les procédés combinés de compression et de surmoulage par injection avec la même matière. Victrex présentait une solution surmoulée. 

D’autres fournisseurs ont également présentées leurs solutions tels que Solvay, Dupont, A.Schulman, Covestro.

 

2 Apport de fonctions complexes dans les composites

L’enjeu des matériaux composites est de répondre à des cahiers des charges de plus en plus complexes et donc d’intégrer dans un seul matériau de multiples fonctions.

Huntsman développe des nouveaux thermodurs avec une tenue au feu améliorée notamment pour des applications intérieures cockpit adaptées aux procédés RTM, infusion et pultrusion. Ces matières répondent aux spécifications feu/fumée aéronautique FAR 25.853.

Structure siège cockpit, Huntsman

L’utilisation de charges comme les nanocharges offrent de nouvelles perspectives pour les composites afin d’apporter de nouvelles fonctionnalités. L’utilisation des nanotubes de carbone était jusqu’à maintenant limité à cause de des capacités de production non adaptées et des couts très importants. La production de nanotubes de carbone devient industrielle avec des productions de 60 tonnes par an en 2017-18 contre 1 tonne en 2015 pour atteindre plusieurs centaines d’ici quelques années. Les nanotubes de carbone offrent d’exceptionnelles propriétés : conductivité améliorée, résistance thermique, gain de poids, résistance mécanique et flexibilité. L’intérêt des nanocharges est d’améliorer significativement certaines propriétés grâce au rapport surface / volume élevé et d’alléger à performance égale ou supérieure avec une utilisation de fractions volumiques beaucoup plus faibles que pour les particules micrométriques. Sur le salon, OCSiAl présentait des applications composites sur des technologies SMC intégrant 0.07% de nanotubes de carbones, permettant d’augmenter la résistivité en surface jusqu’à 106-109 ohm/sq.

Nouveauté sur le salon 2018, Quarzwerke GmbH a développé un mélange maitre intelligent (Acrysmart®) conçu pour les matières acryliques type PMMA qui permet de changer la transmission de la lumière en fonction de la température. Il offre l'avantage de l'ombrage automatique à des températures plus élevées. Pendant les chaudes journées d'été, le passe d'un état transparent à un état blanc laiteux. A des températures plus basses, le vitrage en plastique redevient transparent.  

 

3 Amélioration des cadences de production

La réduction des temps de cycle était un sujet récurrent chez les fournisseurs matières et constructeurs machines. Un des axes pour réduire les temps de fabrication est le placement de fibre automatique : Coriolis composites développe des systèmes robotiques permettant une fabrication plus rapide des pièces en composites notamment grande dimensions pour l’aéronautique jusqu’à 80 m. Le système est compatible avec des matériaux thermodurs pré-imprégnés, mais aussi les fibres sèches pour réaliser des préformes RTM ou les thermoplastiques pré-imprégnés. Cette adaptation est rendue possible par un changement rapide du système de chauffe.  

Systèmes Coriolis Composites

Cevotec propose un procédé de dépose automatique de bande UD innovant par robot. Plusieurs patches découpés sur une bande UD sont contrôlés en qualité et au niveau de l’orientation des fibres et positionnés un par un sur le support orienté par un robot manipulateur multiaxes. Cette technique de préformage est innovante pour la production automatisée en 3D de géométries complexes en laminé. L’orientation des fibres y est optimisée avec un gain de 25 % de matière et les performances en rigidité et solidité améliorées.

Chez les fournisseurs de matières, le mot d’ordre est à la réduction des temps de réticulation des thermodurs. Parmi les fournisseurs, Huntsman a présenté une pièce automobile en RTM haute pression avec un temps de réticulation de 2 minutes à 115°C. Le groupe Solvay développe une résine thermodurcissable (SolvaLite 730) permettant une réticulation de moins de 60 secondes et des performances similaires aux composites automobiles polymérisés en autoclave.

Hexion développe des résines époxy pour le procédé LCM (Liquid compression molding) qui permettent également des temps de cycles de moins d’une minute selon la taille et la complexité des pièces et permet la fabrication de pièces grandes séries.

 

4 Coup d’accélérateur dans le secteur automobile…

Les exigences de l’automobile impliquent que les composites s’améliorent en termes de temps de cycle, d'intégration de fonctions, de performance et de réduction des couts. 

Parmi les solutions présentées permettant un gain de poids important, Aliancys présentait un pare choc avant de bus réalisé via le procédé RTM avec une résine intégrant avec des agents d’expansion. Cette solution permet une réduction de poids de 45% le poids par rapport au procédé conventionnel de moulage au contact.  

Pièce extérieure bus en RTM, Aliancys AG

Autre application en RTM associant performance et esthétique était présentée par Hexion avec un capot Lamborghini. La solution permet d’être 50% plus léger que l’acier.

Le constructeur allemand Audi AG mettait en avant différentes pièces structurelles renforcées fibres de carbone (CFRP) obtenues par RTM et par le placement automatisé des fibres de carbone permettant un positionnement des fibres différent selon les contraintes de la pièce, ce qui permet un gain de poids de 50% par rapport aux solutions antérieures et une augmentation des caractéristiques mécanique (+33% de rigidité en torsion)

Autre solution présentée par Audi AG est l’utilisation de solutions hybrides thermoplastiques fibres de verre (GFRP) pour les modules de plancher en combinant les propriétés mécaniques des thermoplastiques renforcés fibres longues et la flexibilité de conception des thermoplastiques renforcées fibres de verre longues.

KraussMaffei présentait leur technologie FiberForm® qui combine le thermoformage de feuille composite thermoplastiques et le moulage par injection en un seul processus. Le résultat permet des composants extrêmement légers et très résistants. L’application présentée est un bras oscillant de la roue arrière de moto.

Böhlloff, expert des technologies d’assemblage, développe des inserts métalliques à surmouler (IMTEC® HR). La conception spéciale des inserts métalliques permet un ancrage mécanique dans les composites thermoplastiques et thermodurs et remplace des fixations lourdes. Cette solution permet d’optimiser les performances mécaniques pour des applications structurelles, l’intégration de fonction par surmoulage.  

 

5 Innovations dans les fibres

Porcher Industries a présenté une nouvelle fibre sèche de carbone fonctionnalisée par un agent liant et optimisé pour le placement de fibre automatique ou infusion ou injection résine thermoplastique. La fibre sèche offre des propriétés similaires à l’empilage pré-imprégné permettant ainsi la production rapide de pièces de forme complexes.

Beaucoup de solutions fibres hybrides ont été présentées : DSM développe le Dyneema un renfort associé à base UHMWPE (Polyéthylène ultra haut poids moléculaire) qui associé aux fibres de carbone d’exceptionnelles propriétés mécaniques (tenue à l’impact, absorption des vibrations). De son côté Innegra est à base de HMPP (polypropylène de haut poids moléculaire) et offre d’excellente performances (densité 0.84g/cm3)

Les fibres hybrides associant fibres de carbone et fibres polymère offrent des caractéristiques intéressantes pour le secteur du sport (tenue au chocs, légèreté, absorption des chocs et vibrations). Ces composites peuvent se retrouver dans différents sports : dans l’automobile pour les réduire les vibrations pour les crosses de hockey ou dans les véhicules de courses pour une meilleure résistance à l’impact.

Applications dans le secteur du sport avec le composites Innegra

 

6 Réduction de l’impact environnemental

Une des tendances observées sur le salon est l’utilisation de fibres biosourcées en substitution des fibres de carbone ou verre afin de réduire les consommations de ressources non renouvelables et ainsi réduire l’impact environnemental. L’intérêt n’est pas seulement écologique, il permet d’apporter des propriétés spécifiques (biodégradabilité, amortissement, gain de poids…) selon le type d’application.

Porcher développe des gammes de tissus composés de fibres de cellulose à basse densité permettant la production de renfort biodégradable appropriés pour des produits de sports comme le ski, snowboard, raquettes et cadres de vélo. En plus de leur résistance, les biocomposites GREENLITE® de PORCHER présentent des caractéristiques exceptionnelles d’amortissement des vibrations réduisant ainsi la fatigue dans toutes les activités sportives.

Faurecia avait présenté sur le JEC 2017, des solutions thermoplastiques renforcées fibres de chanvre. Cette année, Bcomp a développé pour le secteur automobile des composites thermoplastiques sur base polypropylène associé à un non-tissé de lin ce qui permet en une seule étape le surmoulage par injection d’un polypropylène.

Composite PP base lin, Bcomp®

De nombreuses applications intégrant des fibres naturelles étaient notamment présentées dans le secteur du sport ou dans l’ameublement. Différentes applications biocomposites renforcés fibre de bambou.   Applications en biocomposites dans l’ameublement.

 

7 La Fabrication additive au service des composites

La fabrication additive a plusieurs atouts pour le secteur des composites, soit pour la fabrication directe de prototypes, de pièces finales ou la fabrication indirecte comme la réalisation de moules pour la transformation des composites

Hexcel présentait des pièces produites en PEKK renforcé fibres de carbone à partir la technologie d’impression 3D base poudre SLS (Frittage de poudres laser) permettant de réalisation des géométries de pièces complexes à des couts moins importants que le métal.

Owens Corning a développé un filament polypropylène renforcé 30% fibres de verre permettant de réaliser des pièces imprimées en 3d avec d’excellentes propriétés mécaniques. L’entreprise présentait des pièces techniques pour la marque de ski Rossignol.

Stratasys présentait la réalisation de radômes avec la nouvelle technologie robotique composites (Stratays Robotic composite 3D Demonstrator) utilisant un système robotique 8 axes qui permet d’imprimer des pièces grande dimensions précisément et de positionner la matière selon les contraintes mécaniques sans avoir de supports. Cette technologie permet d’imprimer des matériaux composites comme le nylon 12 renforcé fibres de carbone.

Les capacités d'impression multiaxiales permettent d'imprimer structure en nid d'abeille avec des cellules de géométrie variable en conformité avec la surface complexe, ce qui permet d'obtenir des structures sandwich composites optimisées mécaniquement pour l'application.

  Stratays Robotic composite 3D Demonstrator

 

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