21/03/2017

Projet TAPAS

Etude de la faisabilité d’un nouveau procédé de fabrication de pièces composites structurelles à base de polymère thermoplastique et renfort continu, permettant la production haute cadence de pièces à géométrie complexe pour des marchés de moyenne à grande série (marché des transports).

Projet ANR MatetPro / Lancement en février 2012 – Durée 53 mois
Labellisé : Axelera, Moveo, EMC2.

Enjeux

Les potentialités des matériaux composites à matrice organique et renfort continu pour des applications structurelles sont maintenant établies. Il ressort que l’utilisation de matrices thermoplastiques représente un atout majeur de par leur impact environnemental réduit (absence de composants volatils cov et solvants), leur tenue au crash (ductilité intrinsèque), et leur recyclabilité. Les composites thermoplastiques sont ainsi une réponse technologique à la demande d’allègement des structures, notamment dans le domaine du transport où les réglementations environnementales et les exigences d’économie d’énergie sont très prégnantes. Cependant, l’incapacité de fabriquer dans des conditions économiquement viables des pièces de géométrie complexe limite très fortement l’utilisation de ces matériaux dans les applications de moyenne à grande série.

OBJECTIFS

De nombreuses actions ont été entreprises ces dernières années afin de développer de nouvelles voies matériaux/procédés ouvrant l’accès à la fabrication de pièces composites complexes à base thermoplastique. Le Projet TAPAS s’est intéressé aux procédés directs et plus particulièrement à l’injection basse pression en moule fermé type resin transfer molding (RTM TP, C-RTM TP). Le projet a permis de valider la faisabilité d’un nouveau procédé de fabrication de pièces composites thermoplastiques selon une voie non réactive. Cette faisabilité a été rendue possible par le développement de nouveaux polymères thermoplastiques à haute fluidité, associés à des renforts fibreux présentant une haute perméabilité. L’atteinte des performances finales requises a nécessité le développement de matières (polymères spécifiques, compatibilité entre polymères formulés et renforts fibreux, compromis perméabilité/ drapabilité/ tenue mécanique), ainsi que des conditions de mise en œuvre (expérimentale, simulation/modélisation).

Partenaires

Solvay (Porteur), Hutchinson, Isojet Equipements, Techni-Modul Engineering, CNRT Caen, GeM (ECN), LTN (Polytech’Nantes), LaMCOs (INSA Lyon).

RÉSULTATS

La consolidation de stratifiés nécessite le développement d’outils technologiques spécifiques aux procédés et aux particularités des polymères thermoplastiques.

La faisabilité a été démontré à l’échelle laboratoire dans le cadre du projet TAPAS qui a permis :

  • de concevoir et réaliser un outil RTM de laboratoire instrumenté sur la base d’une unité d’injection basse pression et d’un moule haute température (400°C) ;
  • de développer de nouveaux polymères base polyamide PA66 présentant un bon compromis fluidité et performances mécaniques ;
  • de mettre au point des renforts avec une nouvelle architecture à base UD tissé donnant accès à une haute perméabilité en maintenant de bonnes propriétés mécaniques ;
  • de fabriquer par ce procédé pilote des plaques composites, avec une vitesse d’imprégnation de 10 à 13 mm/min.

Une pièce fonctionnelle 3D (démonstrateur) a été réalisée en PA66/Carbone à l’aide d’un dispositif spécifique (moule, couplé à une presse verticale).

Ces résultats ont été présentés à l’occasion de divers congrès (nationaux/internationaux), et plusieurs articles scientifiques (publiés, et en cours de publication).

 

Dans la suite du Projet TAPAS, un nouveau projet a été récemment mis en place : Projet INCREASE (FUI AAP20). Il s’agit de développer un pilote de fabrication en vue de la production de pièces composites complexes par injection-compression (C-RTM TP), réalisant ainsi une vraie rupture technologique dans le développement des matériaux composites. 

Une partie des projets TAPAS et INCREASE est réalisé sur la plateforme Axel’One matériaux innovants.

Ces composites ont de nombreuses applications industrielles : Automobile, Camions et Bus, Aéronautique, Sport/Loisir…