+ 2008 LCM-TP – Adaptation du procédé L.C.M. à la mise en oeuvre de composites à matrices thermoplastiques

Porteur du projet

Frédéric Lortie IMP INSA de Lyon

Laboratoire(s) membre(s)

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Axe(s) de recherches

contexte

Les composites à matrice thermoplastique sont obtenus généralement par compression à chaud. Cela nécessite des outillages portés à très haute température et l’imprégnation des renforts fibreux par le polymère fondu n’est pas toujours optimale. L’objectif de ce projet était de mettre en place une stratégie et de développer des outils viables industriellement, permettant la mise en œuvre de composites à matrice thermoplastique par un procédé réactif du type LCM (« Liquid Closed Moulding »). Ce procédé est supposé être plus économique et conduire à des pièces d’excellentes qualités. Afin de viser le secteur de l’industrie automobile, notre choix s’est porté sur un composite constitué d’une matrice polyamide 6 et de fibres de verre. Les différents aspects et étapes de la « chaîne » d’élaboration ont été considérés : étude de la préformabilité et de la perméabilité des renforts en présence ou non de poudrage, ensimage des fibres, chimie du système réactif précurseur de la matrice organique, développement et instrumentation de l’outil de moulage réactif et évaluation (principalement mécanique) des pièces mises en œuvre.

lcmtp5               lcmtp3              lcmtp4              lcmtp2 

 

objectifs

Développer un procédé fiable permettant l'obtention de propriétés mécaniques optimales de pièces composites thermoplastique/verre 

  • Développement d’un outil de modélisation de la géométrie des renforts permettant d’évaluer la perméabilité et la déformabilité des tissus en présence ou non de poudrage. 
  • Choix d’un système réactif précurseur de matrice polyamide, robuste vis-à-vis des conditions de procédés et compatible avec un procédé réactif (fluidité, temps de cycle…) 
  • Développement et instrumentation d’un outil de mise en œuvre adapté 
  • Evaluation de différents ensimages de fibres de verre et développement d’un ensimage spécifique aux composites PA/verre obtenus par voie réactive. 
  • Injection sur renforts poudrés et confrontation aux prédictions de la modélisation

 

RÉSULTATS


Ce projet nous a, à la fois, permis de nous constituer un savoir-faire et une expérience sur le sujet et de nous doter d’équipements dédiés. Nous avons aussi pu montrer à un certain nombre d’industriels de la filière composite (équipementiers, chimistes, tisseur de renfort) que nous étions capables de répondre à certaines de leurs attentes et que la technologie que nous développions pouvait constituer une solution industrielle viable.

 

 

interet industriel et societal

Les perspectives de croissance de l’industrie des matériaux composites à matrice thermoplastiques sont réelles, en particulier, dans le secteur automobile où le développement de la voiture électrique doit s’accompagner d’un allègement des structures. 

Ce projet a permis de constituer un savoir-faire et une expérience sur le sujet et de nous doter d’équipements dédiés. Nous avons pu montrer à un certain nombre d’industriels de la filière composite (équipementiers, chimistes, tisseur de renfort) que nous étions capables de répondre à certaines de leurs attentes et que la technologie que nous développions pouvait constituer une solution industrielle viable.

Nous avons ainsi été intégrés au montage de différents projets :

- ANR RTM-PLAST qui a démarré en Novembre 2011 et pour lequel nous travaillons à la mise en œuvre de composites PA12
- Projet ADEME COMPOFAST qui rassemble l’ensemble des acteurs de la filière des composites et qui vise à développer une nouvelle génération de matériaux composites pour le domaine automobile.


impacts

 

Thèse :
  • Ghislain van den Broek d’Obrenan, Adaptation du procédé RTM à la mise en œuvre de matériaux composites à matrice thermoplastique, soutenue le 8 Novembre 2011, N°ISAL : 2010-SA6 0112
Publications:
  • Van den Broek d’Obrenan G., Maazouz A., Lortie F., PA6-composites obtained by reactive processing based on anionic polymerization, en preparation
  • Influence of dry woven fabrics the meso-structure on fabric / fabric contact behaviour - Allaoui S., Hivet G., Ouagne P., Wendling A., Soulat D. - Journal of Composite Materials (2012) accepted
Conférences Nationales:
  • Adaptation of RTM to the manufacture of thermoplastic-based composites, Van den Broek d’Obrenan G., Maazouz A., Lortie F., Concours SAMPE, Mars 2010 (Poitiers)
  • Simulation à l'échelle mésoscopique de la mise en forme de renforts de composites tissés - Wendling A., Hivet G., Vidal-Salle E., Boisse P. - In actes - 20ème Congrès Français De Mécanique, France (2011)
Conférences Internationales :
  • Simulation and tomography analysis of textile composite reinforcement deformation at the mesoscopic scale - Charmetant A., Wendling A., Hivet G., Vidal-Salle E., Maire E., Boisse P. - Dans actes - 10th international conference on textile Composite (Texcomp), France (2010)
  • Strategies for fabrics unit cell geometry-Application to permeability simulations - Hivet G., Wendling A., Vidal-Salle E., Laine B., Boisse P. - Dans International Journal of Material Forming - The 13th International ESAFORM Conference on Material Forming, Italie (2010)
  • How to process RTM-based composites by RTM, Van den Broek d’Obrenan G., Maazouz A., Lortie F., Polymer Processing Society, (Maroc) (2011)
  • Mesoscopic simulation of woven fabric forming: from a consistent geometry to finite element modeling - A. Wendling, G. Hivet, E. Vidal-Sallé, P. Boisse – In actes: ECCM15 - 15th European Conference on Composite Materials, Venice, Italy, 24-28 June 2012
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