cohésion, transfère et répartit les contraintes, protège des agressions extérieures les renforts et commande la mise en œuvre □ Charges et additifs : adhérence
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Les matériaux composites dans l'industrie des sports et loisirs
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
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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
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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