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Matériaux composites et structures composites Edité le 17/05/2011 Lionel GENDRE Les matériaux composites permettent d'atteindre des niveaux de performances inégalés En effet ils possèdent une structure géométrique spécialement conçue pour leur conférer des propriétés

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Comment fabriquer des matériaux composites ?

Une fibre de carbone fait cinq à sept microns d’épaisseur, et on utilise des milliers de fibres pour fabriquer des matériaux composites. Le deuxième élé ment est la matrice organique, dont le rôle est de maintenir toutes ces fibres ensemble, comme une colle, et de les protéger en transférant toutes les contraintes de fibres en fibres.

Quels sont les différents types de matériaux composites ?

Comme son nom l’indique, un matériau composite est com - posé de plusieurs éléments (Figure 1), dont le premier, qui est essentiel, est la fibre de renforcement. Typiquement, il s’agit du carbone ou du verre. Une fibre de carbone fait cinq à sept microns d’épaisseur, et on utilise des milliers de fibres pour fabriquer des matériaux composites.

Quels sont les avantages des matériaux composites sur les matériaux métalliques ?

Le choix fondamental se fait entre une matrice Les avantages des matériaux composites sur les matériaux métalliques sont : leur grande rigidité et leur forte spécificité qui permettent de réaliser des structures plus légères et plus efficaces, une grande flexibi- lité dans le design (Figure 2), et la résistance à la fatigue.

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.

Production automatisée de composites

CONCORDIA CENTRE FOR COMPOSITES

CENTRE DES COMPOSITES CONCORDIA

Suong Van Hoa

Professeur

Colloque St-Jérôme -St-Jérôme, Québec -4 novembre 2014

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

5. 6. 7. plissage

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

5. 6. 7. plissage

Applications

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

5. 6. 7. plissage

Stratification au contact

Manual prepreglay up

Les désavantages de cette méthode

1.Lenteur du débit du dépôt de matériaux

2.Besoin important de travail manuel

4.Impossibilité de traiter des grandes pièces

1.Durée de vie hors du congélateur limitée des préimprégnés

2.Problématiques de logistique

5. 6. 7. comme des tubes Les avantages de la méthode de stratification au contact

1.Cette méthode éprouvée est la bête de somme des matériaux composites

depuis le tout début.

2.Elle est très adaptable et peut traiter des pièces qui ont une configuration

complexe. 3. de machines dispendieuses.

4.Elle peut traiter des pièces faites sur commande.

Fabrication actuelle de pièces aérospatiales en matériaux composites

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

5. 6. 7. plissage utilisant le placement de fibres sur mandrin (AFP)

Production automatisée de composites

Installation automatique de ruban (ATL)

Placement de fibres sur mandrin (AFP)

Concordia

Schéma du processus de

placement de fibres sur mandrin (AFP)

Nozzle Location

Nozzle

Temperature

Process Rate

Nitrogen Flow Rate

Compaction

Force

Compaction Roller

HGT

Substrate

Incoming

Tape Torch

Nozzle

Nip Point

* Les paramètres en rouge peuvent être

ŃRQPU{OpV SMU O·XPLOLVMPHXUB

Machines Ingersoll

Machine Fraunhofer

Machines Electroimpact

Machines MTorres

Machine MAG IAS

Entreprises qui ont

des machines

ATL ou AFP

1. Boeing

2. Spirit

3. Airbus

4. Bell Helicopter Textron

5. Bombardier (Coriolis)

6. ATK

7. COMAC

1. Sheffield University (UK)

2. Manchester Institute of

Technology (UK)

3. Bristol University (UK)

4. FraunhoferInstitute

(Allemagne)

5. NLR (Pays-Bas)

6. Univ. of Missouri (USA)

7. Union College (USA)

8. U. of Delaware

9. Australie

10. Japon

11. UniversitéConcordia

12. Conseilnational de

recherchesCanada

Universitéset

centresde recherche

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

5. 6. 7. plissage 21

Les avantages du processus de

placement de fibres sur mandrin (AFP)

1.Rapidité du dépôt de matériaux (> 10 lb/hr)

(comparé à HLU-2.5 lb/hr) 2.

3.Besoin moins important de travail manuel

4.Production moindre de déchets (ratio achat/perte plus faible)

5.Constance des résultats

6.Transition facile entre la production et la conception

7.Capacité à traiter des grandes structures

8.Capacité à produire des structures uniques

9.Fibres orientables

Les défis que présentent ce processus

1.Coût en capital élevé

2.Nouvelle technologie

3.Les composites thermodurcisnécessitent encore une deuxième opération

(autoclave ou four) 4.

5.Distorsion dans le traitement des composites thermoplastiques

waste waste useful piece

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

5. 6. 7. plissage

Landing gearCross

Tubes

Design actuel-

Aluminium7075-T6

Avantages :

Très ductile

Aucune fracture

abrupte

Désavantages :

Processus de fabrication

Corrosion localisée

Déformation plastique

Initial state

Severe

landing

Les objectifs

du projet Développer une pièce de soutien pour le train normale; fasse preuve de défaillance progressive dans le cas actuelle.

Les composites sont

relativement cassants

Défis

Tube de composite thermoplastique équivalent

au tube 7075-T6 en aluminium

Rigidité similaire

Résistance similaire

Grande déformation

ID = 56 mm, t = 11 mm OD=78 mm

[90°20 / ±25°20/ 90°5 / ±30°25 / 90°5/±45°10]

140 plis, 3.9 kg

Test 4 : pour fabriquer un tube en

composite courbé

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

5. 6. 7. plissage

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

5. 6. 7. plissage

A. W. Blom, 2010

Problème de design

Matériaux : Carbone/Époxy ( AS4D/9310)

Séquence de laminage : [0/+/90/-/-/90/+/0]S, =45 pour laminage QI

Épaisseur des plis: 0.005 pouces

Cas de chargement : M

Dimensions : D=18 pouces , L=18 pouces

() pour obtenir une résistance maximale au flambage?

Résultats : étude R/t

0,0E+00

2,0E+05

4,0E+05

6,0E+05

8,0E+05

1,0E+06

112,5225337,5450562,5675787,5900

Buckling load (N.m)

R/t

Fiber steered (VS)

Quasi-isotropic (QI)

0 10 20 30

112,5225337,5450562,5675787,5900

Structural improvement (%)

R/t

L/R3.04.05.0

Steered

Résultats : étude L/R

Résultats: étudeL/R

0E+00 1E+05
2E+05
3E+05
4E+05
5E+05
6E+05
0,11

Buckling Load (N.m)

L/R

Fiber steered (VS)

Quasi-isotropic (QI)

quotesdbs_dbs31.pdfusesText_37

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Comment fabriquer des matériaux composites ?

Quels sont les différents types de matériaux composites ?

Quels sont les avantages des matériaux composites sur les matériaux métalliques ?

Quel est l'intérêt des matériaux composites?

Production automatisée de composites

CONCORDIA CENTRE FOR COMPOSITES

CENTRE DES COMPOSITES CONCORDIA

Suong Van Hoa

Professeur

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

Applications

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

Stratification au contact

Manual prepreglay up

Les désavantages de cette méthode

1.Lenteur du débit du dépôt de matériaux

2.Besoin important de travail manuel

4.Impossibilité de traiter des grandes pièces

1.Durée de vie hors du congélateur limitée des préimprégnés

2.Problématiques de logistique

1.Cette méthode éprouvée est la bête de somme des matériaux composites

2.Elle est très adaptable et peut traiter des pièces qui ont une configuration

4.Elle peut traiter des pièces faites sur commande.

Sommaire

1.Les matériaux composites dans les aéronefs

2.La méthode de production traditionnelle

3.Le placement de fibres sur mandrin (AFP)

4.Les avantages et les défis

Production automatisée de composites

Installation automatique de ruban (ATL)

Placement de fibres sur mandrin (AFP)

Concordia

Schéma du processus de

Nozzle Location

Nozzle

Temperature

Process Rate

Nitrogen Flow Rate

Compaction

Compaction Roller

Substrate

Incoming

Nozzle

Nip Point

ŃRQPU{OpV SMU O·XPLOLVMPHXUB

Machines Ingersoll

Machine Fraunhofer

Machines Electroimpact

Machines MTorres

Machine MAG IAS

Entreprises qui ont

ATL ou AFP

1. Boeing

2. Spirit

3. Airbus

4. Bell Helicopter Textron

5. Bombardier (Coriolis)

6. ATK

7. COMAC

1. Sheffield University (UK)

2. Manchester Institute of

Technology (UK)

3. Bristol University (UK)

4. FraunhoferInstitute

5. NLR (Pays-Bas)

6. Univ. of Missouri (USA)