Essais & Simulations n°109

More documents

Recommendations

Info

s'agisse de panneaux extérieurs, des parechocs ou des cadres de radiateurs. Ces fibres étaient courtes (5 ou 6 mm.) ou longues (40 à 50 mm.) ; mais depuis sont apparues les fibres continues, utilisées dans les véhicules très haut de gamme tels que l'Aston Martin DBS ou des modèles de niche comme pour la McLaren-Mercedes SLR. De même, ces fibres continues sont utilisées pour des pièces très techniques comme des chassis de voitures de course. Quelles contraintes rencontrent les industriels quant à l'utilisation de ces matériaux ? Ce que l'on peut dire, c'est qu'aujourd'hui les constructeurs sont prêts à utiliser les composites à plus grande échelle, pour des volumes de moyenne quantité, soit 800 à 1 000 pièces par jour. Pour cela, ils ont besoin de procédés de fabrication parfaitement bien réglés ; c'est à cela que la simulation va servir. Il convient également de préciser que le premier frein au développement de ces matériaux réside dans la nécessité de changer les habitudes de conception. Les industriels ont conçu ces cent dernières années des véhicules construits à l’aide de métaux (acier, aluminium) et l’utilisation des matériaux composites nécessite un changement radical de méthodologies. Au-delà de cette contrainte technologique existe, bien entendu, une contrainte d'ordre économique, même si depuis plusieurs années, le coût des fibres de carbone et de verre a diminué. Investir dans la fabrication à partir de tels matériaux demeure important. Par ailleurs, il reste beaucoup de travail à faire pour réduire le temps de procédé malgré des efforts en termes de durée des opérations effectuées à partir de résine thermoplastique où le temps de cristallisation est désormais plus court. Enfin, les principales contraintes du composite résident dans la prédiction du comportement des matériaux lors des opérations de simulation ; celle-ci doit être la plus fine et la plus exacte possible. Ainsi, dans le cadre de projets collaboratifs de R&D, nous travaillons sur de nouveaux développements portant notamment sur l'amélioration des critères de rupture ; c'est-à-dire à quel moment une pièce composite va se détruire lorsqu’elle est soumise à une sollicitation. Les applications concernent par exemple les longerons, pièce chargée d'absorber les chocs en cas de crash. DR Vers quel avenir se tournent les matériaux composites ? L’aéronautique a une grande expérience de ces matériaux, ce qui n'est pas le cas de l'automobile. Le problème, c'est que les industriels de l’automobile ne peuvent pas se contenter de débaucher des ingénieurs chez Airbus et Boeing. Ainsi l'automobile présente encore quelques difficultés dans la mesure où ces expériences ne peuvent pas être directement transposées à ce secteur du fait de ses grandes différences avec l'aéronautique : les volumes et les cadences de production sont bien plus élevés et les contraintes liées au recyclage des matériaux sont plus fortes. De ce fait, les constructeurs recourent aux résines thermoplastiques. Or l'industrie a moins d'expérience dans ce domaine. Comme on connait moins ces résines, les solutions de modélisation doivent s'adapter. L'objectif de nos travaux consiste à obtenir un niveau élevé de prédiction des performances thermoplastiques et équivalent à celle exercée sur les thermodurcissables. Par ailleurs, les constructeurs automobiles vont de plus en plus utiliser ces matériaux composites dans les véhicules électriques et hybrides. Mais ces voitures aux énergies alternatives vont présenter de nouvelles problématiques ; désormais, il est possible de repenser totalement l’architecture d’un véhicule au moment de sa conception. Par ailleurs, si on s’affranchit de l’espace occupé par un ensemble moteur thermique + boîte de vitesse classique à l’avant du véhicule, on peut complètement repenser les formes et les usages d’une partie du véhicule. C’est une question d’architecture. Les moteurs électrique peuvent etre localisés dans les roues – comme les solutions Michelin existantes – et les batteries pourraient etre fixées sous les sièges et/ou dans ce qui constituait le tunnel de transmission – à l'image de la solution conçue pour la Chevrolet Volt ● Propos recueillis par Olivier Guillon ESI lance deux nouvelles solutions de simulation des pièces composites PAM-Form Développée grâce à de nombreux partenariats industriels dans les secteurs automobile, aérospatial et défense, PAM-Form est une solution de fabrication virtuelle pour les procédés de formage non-métalliques. Celle-ci fournit une prédiction réaliste des procédés de formage et préformage des composites stratifiés, ce qui permet aux ingénieurs de sélectionner les matériaux les plus adéquats, les modèles d’outillage les plus appropriés et les paramètres les plus précis. PAM-Form permet aux ingénieurs de prédire les défauts de fabrication – dont les plissements, les zones de brillance excessive, pontage ou manque d’uniformité du flux de résine à travers l’épaisseur – et de les corriger en modifiant les paramètres ou l’outillage. PAM- Form peut être utilisé pour de nombreux procédés de fabrication des matériaux composites : emboutissage, formage sous vessie, drapage manuel ou encore formage sur coussin élastomère. PAM-RTM PAM-RTM est un outil qui permet de simuler des procédés d’infusion ou d’injection de résine pour la fabrication des composites, avec ou sans inserts. Il fournit des prédictions pour la fabrication de pièces composites particulièrement épaisses, complexes, ou de grandes dimensions comme celles utilisées dans les industries éolienne, aéronautique ou automobile. Le système simule de nombreux procédés de fabrication utilisant le moulage liquide de composites : moulage par transfert de résine (RTM), moulage par transfert de résine sous vide (VARTM), moulage par infusion sous vide (VARI), moulage par transfert de résine par compression éventuellement articulée (CRTM et A-CRTM). Nouveauté dans la version 2012 : un solveur plus puissant peut désormais gérer l’analyse thermique du préchauffage, le remplissage non-isotherme, et la cuisson de manière encore plus précise. De plus, grâce à la collaboration d'ESI avec l’université de Nottingham au Royaume-Uni, une base de données des perméabilités (relative à un grand nombre de textiles) est maintenant disponible pour les clients de PAM-RTM et sera enrichie à l’avenir. E S S A I S & S I M U L AT I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 4
Quoi de neuf sur le marché des composites ? Le Cetim de nouveau accrédité Nadcap L'institut technologique de mécanique vient de renouveler son accréditation Nadcap à la suite d'un audit effectué en décembre 2011. Cette accréditation complète celle déjà obtenue pour les essais concernant les matériaux métalliques. Les industriels pourront désormais solliciter le centre technique pour trois nouveaux essais : les essais de cisaillement, l’analyse enthalpique différentielle et l’analyse spectrophotométrique infrarouge à transformée de Fourier. Ce renouvellement d’accréditation Nadcap (National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program) qui concerne les laboratoires d’essais à Nantes, est une reconnaissance importante pour le secteur aéronautique. Le Cetim est ainsi accrédité en tant que laboratoire d’essais mécaniques et physicochimiques pour les matériaux composites. La demande en essais est en effet croissante : les composites prennent de plus en plus d’importance dans la construction aéronautique ; ils contribuent à l’allègement des structures et permettent ainsi une plus grande efficacité énergétique et une réduction des émissions polluantes. Des technologies pour concevoir des avions plus légers Spécialiste de la production de polyaryléthercétone (Paek) hautes performances et fournisseur-clé de thermoplastiques pour l'industrie des matériaux composites, Victrex Polymer Solutions présentera au salon JEC Composites ses dernières nouveautés en matière de produits et de technologies. Pour rappel, Victrex est spécialisé dans les polyaryléthercétones qu'il commercialise à travers une gamme de matériaux polymères appelée Victrex Peek et utilisée en remplacement des métaux dans l'industrie aéronautique, automobile et autres secteurs de pointe. Objectif : améliorer les performances des applications et réduire les coûts tout en répondant aux normes strictes de sécurité et de protection de l'environnement. Pour ce faire, Victrex a mis au point des solutions d’allègement destinées à concevoir des appareils légers et économes en carburant tout en abaissant les coûts globaux de fabrication. Parmi ces polymères, les films Aptiv sont utilisés dans de nombreuses applications pour réduire le poids et améliorer les performances ; ces films existent dans une large gamme d'épaisseurs et de largeurs et possèdent une faible perméabilité, absorbent peu l'humidité et offrent d'excellentes propriétés de tenue au feu tout en émettant peu de fumées et de gaz toxiques. Plusieurs produits laminés à base de films APTIV sont conformes aux exigences formulées par la FAA (Federal Aviation Administration) pour les essais par panneau radiant et les systèmes spéciaux de barrière anti-feu. Enfin, Victrex présentera des tubes à parois minces baptisés Victrex Pipes et extrudés en polymère Victrex Peek. Création d'une co-entreprise pour anticiper la demande croissante de CMC Nippon Carbon Company, Ltd., GE et Safran viennent de créer une co-entreprise pour la fabrication et la vente de fibre de carbure de silicium (SiC) appelée Nicalon ; ce matériau est essentiel à la prochaine génération de composants pour les futurs moteurs d’avions à haute performance de CFM. Le siège de la nouvelle co-entreprise, NGS Advanced Fibers, sera situé à Chuo-ku (Tokyo) et ses installations se trouveront à Toyama-shi (Toymama) au Japon. Nippon Carbon Company possèdera 50 % de la nouvelle co-entreprise, tandis que GE et Safran en détiendront 25 % chacune. « La demande de composants pour mo teurs d’avions devrait décupler d’ici à dix ans. En créant cette co-entreprise, notre objectif est de répondre à cette croissance sur le marché des matériaux de pointe », explique Shigeo Tajima, président de Nippon Carbon. Les trois sociétés prévoient que la de mande en CMC (composites à matrices céramiques) décuple au cours de la prochaine décennie. Le moteur Leap est le dernier moteur en cours de développement pour CFM International, co-entreprise appartenant à parts égales à GE et Snecma (groupe Safran), pour la prochaine génération des court-moyen courriers, notamment le Comac C919, l’Airbus A320neo et le Boeing 737 MAX. Les composants du moteur Leap intégreront des CMC ; la demande est d’ailleurs montée en flèche pour atteindre 3 300 moteurs Leap pour les trois programmes concernés. GE et Safran continuent leurs recherches sur les CMC pour trouver d’autres applications pour les moteurs ● E S S A I S & S I M U L A T I O N S ● JA NVI E R , F ÉVR I E R , M A R S 2 0 1 2 ● PAG E 3 5
Page 1: www.essais-simulations.com DOSSIER
Page 5 and 6: Actualités Entreprises & Marché C
Page 7 and 8: Recherche Le Cetim se lance dans le
Page 9 and 10: Découverte Une expérience du Cern
Page 11 and 12: Abonnez-vous en ligne sur www.essai
Page 13 and 14: Réduire les coûts de son cycle d
Page 15 and 16: Autresapplicationspourles quellesdB
Page 17 and 18: PARlS MARCH 27, 28, 29, 20l2 Porte
Page 19 and 20: Optique Nouveau Swift - Système de
Page 21 and 22: l’usinage, le perçage vibratoire
Page 23 and 24: Figures 3a et 3b L'étalonnage peut
Page 25 and 26: Malheureusement, de tels systèmes
Page 27 and 28: La figure 3 montre les résidus de
Page 29 and 30: principales moyennes sont mesurées
Page 31 and 32: de champ vient compléter ce dispos
Page 33 and 34: L’effet « Coanda » est un princ
Page 35: Événement Le JEC Composites ouvre
Page 39 and 40: DR jusqu’à une fréquence de 100
Page 41 and 42: Éoliennes Mise en service du banc
Page 43 and 44: La Vie de l’ASTE et du GAMAC Comp
Page 45 and 46: Entretien Daniel Goulet, responsabl
Page 47 and 48: Dossier Préface Les essais aggrav
Page 49 and 50: Dossier Impact des essais accélér
Page 51 and 52: Dossier plus faibles seront forteme
Page 53 and 54: Dossier Figure 2 : Un écran HASS t
Page 55 and 56: Dossier tôt dans la vie du produit
Page 57 and 58: Dossier Mise en application Applica
Page 59 and 60: En pratique Les solutions en matiè
Page 61 and 62: Démarche méthodologique pour mene
Page 63 and 64: • En ne supposant aucune perte de
Page 66: Au sommaire du prochain numéro Mes

Essais & Simulations n°109

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?