Description du projet :
L'économie d'énergie est associée, pour toute structure en mouvement, à l'optimisation du rapport rigidité - poids. Dans cette optique, les secteurs aéronautique, automobile ainsi que les sports et loisirs sont constamment à la recherche de matériaux offrant de meilleures performances.
Les composites à fibres continues sont actuellement les matériaux parmi les plus performants pour la réalisation de structures légères : les fibres continues peuvent être orientées suivant les lignes de forces, assurant une reprise effective et optimale des efforts. Le type de fibre utilisé peut également être choisi en fonction des caractéristiques souhaitées (ténacité, rigidité). Les propriétés des produits composites dépendent ainsi de la nature et de l'orientation des fibres, ainsi que de la proportion volumique fibre-matrice, elles-mêmes dépendantes du procédé de fabrication. Les limitations de l'utilisation de ces composites proviennent de deux paramètres principaux :
- Le temps de mise en 'uvre pour conserver la continuité de la fibre est important comparé aux composites renforcés de fibres courtes ou de poudres, qui peuvent être injectés. Ainsi l'industrie travaille sur la réduction des temps de cycle en utilisant par exemple des robots pour mettre en place des fibres continues sous formes de tape. Dans tous les cas, on cherche à s'affranchir des autoclaves, fours pressurisés extrêmement couteux et synonymes de temps de cycles longs.
- Les fibres sont tenues entre elles par un matériau de liaison, aussi appelé matrice. Les matrices actuellement utilisées avec des fibres continues sont principalement thermodurcissables en raison de leurs caractéristiques coût matière / performance / facilité d'utilisation. Ces matrices, comme par exemple la résine époxy, ne sont cependant pas recyclables et leur temps de cycle est relativement long (plusieurs heures). Les résines thermoplastiques, recyclables et avec un temps de cycle de quelques minutes, sont une alternative intéressante aux résines thermodurcissables. La recherche a permis de présenter de nouvelles formulations afin de rendre ces matrices plus facilement utilisables avec les fibres continues.
Le projet se propose de mettre en application les matrices thermoplastiques récentes avec des renforts à fibres continues, en utilisant des procédés de fabrication out of autoclave. L'objectif est d'évaluer la performance de tels composites en relation avec les formes géométriques (design). L'évaluation se fera d'abord sur des formes simples, puis sur un démonstrateur avec des structures plus complexes. Le nom du projet, triptyque, fait référence à l'indissociabilité de la conception, des matériaux, et des procédés de fabrication dès lors que tels matériaux sont utilisés.
Ce projet a pour ambition de :
- positionner l'expertise au niveau des thématiques de recherche actuelles et renforcer l'HEIA-FR - HES-SO dans le domaine des matériaux composites,
- convaincre les acteurs de l'industrie du possible transfert technologique vers des matériaux à fort potentiel recyclable en leur présentant un démonstrateur familier réalisé au sein du laboratoire composites de l'HEIA-FR,
- envisager des collaborations futures avec des entités et instituts de la HES-SO dans le domaine de l'impression 3D, de la conception durable ou des matériaux intelligents.
Equipe de recherche au sein de la HES-SO:
Dutoit Jean-Marie
, Sciboz Pierre-Louis
, Nadler Christian
, Corpataux Dominique
, Choffat David
, Grelier Benoît
, Raetzo Raphaël
, Badaoui Jalil
Partenaires académiques: FR - EIA - Institut iRAP
Durée du projet:
01.05.2020 - 31.01.2022
Montant global du projet: 110'000 CHF
Statut: Terminé
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