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http://rof-images.u-bordeaux.fr/images/FRUAI0332929EPRMELPTM2014_10_28_LPRO_IUTBX_SGM_Compo_w.pdf
Quelques procédés de mise en forme des composites - éduscol
2 - Mise en forme des composites à matrices organiques De manière générale la mise en forme des composites à matrices organiques s'effectue par moulage et comporte deux grandes étapes : 1 Disposer les fibres et la matrice liquide dans un moule ; 2 Solidifier la matrice
PdF • Matériaux • Berthelot • I-XXIV 001-638indb 50 21/09
Mise en œuvre et architecture des matériaux composites 1 ntroduction I L’objectif de ce chapitre n’est pas de faire une étude approfondie de la techno-logie de mise en œuvre des matériaux composites Il se propose simplement de dégager les principes de différents processus de mise en œuvre et de constituer
Matériaux composites et structures composites - éduscol
ressource traite de la structure des composites de manière générale ; les différents constituants possibles sont présentés dans la ressource « Les grandes familles de matériaux composites » Une originalité des composites est d'être souvent (pas toujours) organisés selon une structure à deux échelles :
Quels sont les matériaux composites?
Ainsi, dans l'industrie, le terme « composites » n'est utilisé que pour quelques familles de matériaux modernes (voir la ressource « Les grandes familles de matériaux composites »)à base de résines plastiques, de céramiques, de carbone ou de métaux, renforcés par des fibres (figure 3a).
Quels sont les différents types de méthodes de mise en œuvre pour la fabrication de pièces en plastiques ?
La vaste gamme de méthodes de mise en œuvre utilisables pour la fabrication de pièces en plastiques renforcés permet de répondre aux différents critères exigés pour la réalisation envisagée : forme, dimension, caractéristiques mécaniques, aspect, série, cadence, etc.
Quel est l'intérêt des matériaux composites?
Les matériaux composites suscitent un intérêt croissant de la part de nombreux secteurs industriels, et leur emploi tend à se généraliser.
Quelle est la proportion de composites dans les avions commerciaux?
Cependant l'A380 d'Airbus en contient 25%, le Dreamliner (787) de Boeing en contient 50%, et l'A350-XWB devrait à son tour dépasser ce chiffre (figure 1). En outre, tous ces appareils utilisent dorénavant les composites sur des structures vitales. Figure 1 : Evolution de la proportion de composites dans les avions commerciaux (document Airbus).
Rui Pedro Carreira, DECATHLON
Congrès RFIS, juin 2005 2
Introduction
Les composites se sont progressivement imposés dans le domaine des sports et loisirs en se substituant aux matériaux plus traditionnels comme le bois (nautisme, tennis, ski...) ou les métaux (cyclisme).
Leurs points forts :
Légèreté
Bon comportement à
l 'humidité e t à l a corrosionTenue à
l a fatigueRigidité
adaptable selon le type de renfortsIntégration de fonctions
Congrès RFIS, juin 2005 3
SommaireA.
Composition générale des matériaux composites : définitions B. Quelques procédés de fabricationde structures composites C.Enjeux et défis des matériaux composites
Congrès RFIS, juin 2005 4
A. Composition générale des matériaux composites : définitionsCongrès RFIS, juin 2005 5
Association de deux ou plusieurs matériaux
RENFORT
MATRICE
COMPOSITE
CHARGES ET ADDITIFS
Congrès RFIS, juin 2005 6
QUELQUES DEFINITIONS
Renfort
: Phase discon t inue et souvent filamentaire à t rès hautes caractéristiquesmécaniques, qui assure le principal des contraintes mécaniques, du composite (résistance et rigidité, tenue aux chocs).
Matrice
: Phase continue qui assure lacohésion, transfère et répartit les contraintes, protège des agressions extérieures les renforts et commande la mise en oeuvre.
Charges et additifs
: adhérence fibre/matrice, pigments de coloration, agents anti-UVCongrès RFIS, juin 2005 7
Utilisé
d ans plus de 9 5 des compositesPrix bas (environ 3 €/kg)
Grande déformation à
r uptureRigidité
insuffisante dans c e rtaines pièces de structureFibres de verreFibres de carbone
Très bonnes caractéristiques mécaniqu
esPrix élevé
(20 €/kg)Allongement à
r upture insuffisantCongrès RFIS, juin 2005 8
Aramides
Kevlar (DuPont de Nemours)
Tenue à
l 'impact (applications balistiques)Absorption des v
i brations, amortissementPrix él
evéFibres naturelles
Lin, chanvre, sisal...
Alternative intéressante aux fi
bres de verre car elles peuvent être brûléesCes fibres se travaillent très fa
cilement avec les technologies du textile (tissage)La repr
oductibilité d e leurs car a ctéristiques physiques n'est pas
parfaitement maîtriséeCongrès RFIS, juin 2005 9
Architecture des renforts
UD : roving
o u nappesMutidirectionnellealéatoire : mat
Tissus standards :
Taffetas
Sergé
SatinCongrès RFIS, juin 2005 10
Matrices
Résines thermodurcissables
Durcissement définitif lors du cycle de polymérisation : transformation irréversibleRésines époxy notamment
Résines thermoplastiques
Polymères mis en forme par chauffage et durcissement au cours du refroidissement : transformation réversible
Autres matrices
Métalliques
Céramiques
Congrès RFIS, juin 2005 11
Résistance spécifique : comparaison avec les matériaux traditionnelsCongrès RFIS, juin 2005 12
Rigidité
spécifique : comparaison avec les matériaux traditionnels B. Quelques procédés de fabricationde structures compositesCongrès RFIS, juin 2005 14
1. Moulage au contact2. Moulage par projection3. Moulage sous vide ou "au sac»4. Enroulement filamentaire5. RTM (Resin Transfer Moulding)6. L'infusion7. Compression à
c haud8. Enroulement par drappage
Congrès RFIS, juin 2005 15
1. Moulage au contact
Le procédé
c onsiste à déposer sur la forme:
une c o uche de surface (gel coat) des couches successives de renforts imprégn s au rouleau d'une résine polymérisant à l 'ambianteCongrès RFIS, juin 2005 16
Exemple d'application: élaboration d'une coque de bateau http://www.catamaran-outremer.com/Congrès RFIS, juin 2005 17
2. Moulage par projection
La résine catalysée et les fibres de renfort coupées sont projetées simultanément au moyen d'un pistolet sur une forme
Congrès RFIS, juin 2005 18
3. Moulage sous vide ou "au sac»
Principe :
Dépose des tissus ou nappes préimprégnés (phase de drapp a ge) Couverture de l'ensemble par une membrane souple et étanche1 bar (vide), 7 bars ou plus en autoclave
Congrès RFIS, juin 2005 19
Élaboration "
m aison d'une paire de skis (ENPC, juin 2003) Mise en place des différents tissus d'environnement utiles lors de la cuisson Mise sous vide de l'ensemble puis cuisson selon un cycle de température contrôlé
Congrès RFIS, juin 2005 20
4. Enroulement filamentaire
Adapté
aux pièces de révolutionConsiste à
e nrouler un renfort continu imprégné de résine s u r un mandrin tournant taux fibres jusqu'à 8 5% en volumeApplications :
Mâts
cannes à pêches
shafts de golfCongrès RFIS, juin 2005 21
Élaboration shaft
d e golf (1) Bain d'imprégnation : réglage du taux de rési ne, fib r es sous form e de mè ches Matière première sous forme de bobines de fibres de verre ou de carboneCongrès RFIS, juin 2005 22
Élaboration shaft
d e golf (2)La machi
n e est com p osé e de 3 p a rties p r i n ci pal e s : une p o up e q u i pe rm et de mainte ni r ferm em e n t le mand ri n, une aut r e q u i e n traî ne l e mand ri n e n rotation, un cha r i o t lib re d e se translater qui permet la dépose de s fibres le long du mandrinCongrès RFIS, juin 2005 23
Élaboration shaft
d e golf (3)Le chariot perm
et à la fibre de balayer toute la longueur du shaft, synchronisé par rapportà la rotation d
u mand ri n pour mi e u x contrôl e r le recouv re me nt de s mèche sPilotage d
e l'enroulement filamentaireUn automate programmabl
e pe rmet de régl e r les vitesses de rotation des mandri ns, les vitesses de tra n slation d u cha r i o t, le mouv em ent alternatif du chariot dans le cas ou l'e n roule m e n t doit être re nforcé dans une zone p a rticul iè re d u shaftCongrès RFIS, juin 2005 24
5. RTM (Resin TransferMoulding)
Taux de fibres élevés
Environnement "
s anté procédé e n moule fermé, pas de dégagement de vapeurs nocives)Moules mâle et femelle
: deux faces p ropresDevrait se développer grâce à
l 'amélio ration des métho d es de simulation d' inje cti o n de résineCongrès RFIS, juin 2005 25
Élaboration d'une fourche en RTM, Time (1)
2 2.Les chaus
s ettes sont enfilées manuellement sur des formes en métal ou en mousse structurale1. Le tissage est identique à celui d'un tissu traditionnel
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