Une initiative de l'UE a mis au point un moyen rentable de produire du ruban unidirectionnel (UD) pour fabriquer et renforcer des pièces dans les voitures et les avions. La solution les rendra plus légers et plus respectueux de l'environnement.

Les automobiles sont parmi les principaux responsables des émissions de gaz à effet de serre, augmenter les coûts tant pour l'environnement que pour les fabricants. Une solution consiste à alléger les véhicules en utilisant de nouveaux matériaux tels que les rubans en fibres UD. Cependant, jusqu'à présent, ces bandes étaient coûteuses et difficiles à produire en quantités importantes.

Pour résoudre ce problème, le FORTAPE financé par l'UE a regroupé 10 partenaires de 5 pays européens couvrant l'ensemble de la chaîne de valeur. Le large éventail de parties prenantes était nécessaire pour développer de nouvelles technologies intégrées avec l'utilisation la plus efficace des matériaux et de l'énergie. Cela a été fait pour adapter les bandes UD à une utilisation dans les véhicules et les avions.

Les rubans UD peuvent être utilisés pour améliorer les propriétés mécaniques d'une pièce en plastique. Ils peuvent également être utilisés pour fabriquer des pièces de structure, consolidation et thermoformage de plusieurs couches.

Obstacles à une utilisation intensive

Mais, ce nouveau matériau performant s'accompagne de quelques freins à sa généralisation dans l'industrie, déclare la coordinatrice du projet Raquel Ledo Bañobre. Les principaux obstacles sont la forte consommation de ressources, des taux d'automatisation plus faibles, production élevée de matériaux défectueux et la hausse subséquente des coûts de fabrication.

« Au niveau mondial, l'industrie doit réduire le poids des véhicules afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de répondre aux exigences de l'UE en utilisant une solution rentable, " ajoute-t-elle. " Malgré leurs énormes propriétés mécaniques et leur potentiel de légèreté, il y avait plusieurs problèmes qui devaient être résolus pour garantir leur utilisation étendue dans l'industrie."

Le projet s'est articulé autour de trois axes principaux :la fabrication de rubans, fabrication de pièces, et la modélisation des processus et des pièces. Trois technologies différentes pour l'imprégnation des fibres ont été recherchées pour développer le processus innovant de fabrication de rubans en fibre de verre et de carbone UD avec une teneur en fibres accrue.

Baisse drastique des prix

FORTAPE a su optimiser le processus de fabrication pour produire 16 rubans à la fois à la bonne largeur. Cela a contribué à réduire considérablement le prix de la bande.

Un autre résultat était une méthode automatisée pour utiliser des rubans UD comme renfort pour un lève-vitre. Cela aidera à répondre aux besoins en temps de cycle et en volume de production de l'industrie automobile. Un procédé de fabrication de châssis de fenêtres utilisant des rubans UD en polyamide ignifuge a été développé pour le secteur aéronautique.

Un modèle complet des rubans UD comme renfort a également été développé pour prédire les propriétés mécaniques de la pièce et le processus de moulage par injection. Ces deux aspects sont essentiels à l'introduction de nouveaux matériaux dans le secteur automobile.

La réalisation la plus significative est l'économie d'énergie et de matériaux. FORTAPE a réussi à battre tous les objectifs d'économies de matière. L'objectif pour les pièces aéronautiques était initialement fixé à 75 pour cent, et atteint près de 92 pour cent. De la même manière, les économies réalisées sur les pièces automobiles ont atteint près de 57 %, contre 40 % initialement. Le projet correspondait à tous les objectifs sauf un en matière d'économies d'énergie. Toutes les exigences de l'UE ont été remplies.

La faisabilité technique et économique des procédés a été démontrée avec succès. Pour réaliser une mise en œuvre industrielle, de nouveaux ajustements et optimisations seront nécessaires. Bañobre dit que le plan est de continuer à explorer les possibilités de faire mûrir l'innovation et de la mettre sur le marché.

« La réduction obtenue en termes de consommation de matière et d'énergie permettra aux entreprises de diminuer leurs coûts de fabrication et de réduire l'impact environnemental, " conclut-elle.