Une équipe d'A*STAR accompagne les entreprises singapouriennes spécialisées dans la maintenance, réparation, et la révision d'avions pour approfondir leur compréhension d'une technologie de réparation de composants en fibre de carbone de haute technologie.

Les structures en fibre de carbone sont suffisamment solides pour remplacer les pièces avioniques généralement en acier. Mais lorsqu'il est endommagé, ces matériaux légers nécessitent des techniques de réparation spéciales pour s'assurer qu'ils peuvent encore supporter des charges mécaniques. Les techniciens coupent normalement des morceaux en forme de coin du site défectueux, et de la colle dans des patchs préfabriqués. Finalement, les composants sont placés dans des fours pressurisés appelés autoclaves pour éliminer les gaz volatils et durcir les adhésifs.

Techniques de réparation à l'autoclave, cependant, sont peu pratiques pour la maintenance de composants extra-larges, comme des ailes ou des fuselages, qui ne peuvent pas être retirés de l'avion. Stefanie Feih et ses collègues du Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) d'A*STAR ont maintenant étudié une technique pour réparer les structures en fibre de carbone alors qu'elles sont encore en place dans l'avion.

L'équipe a étudié un processus de réduction sous vide à double vide qui place une boîte rigide contenant un sac sous vide intérieur flexible au-dessus d'un patch. En créant un deuxième niveau de vide différent dans cette chambre, les gaz volatils peuvent être rapidement éliminés du matériau de réparation. Le patch est ensuite transféré dans l'avion pour terminer l'étape de durcissement.

"Le dégrossissage sous double vide ajoute une étape supplémentaire à un scénario de réparation déjà très complexe, " explique Feih. " Les processus de réparation nécessitent un contrôle de température de surface très précis sur des surfaces présentant des caractéristiques internes généralement complexes. Effectuer des réparations à grande échelle complique encore le processus."

Une porosité élevée dans le patch final est un problème important lors de la réparation de la fibre de carbone, car les vides peuvent diminuer la résistance mécanique. Les chercheurs ont découvert que les films adhésifs utilisés pour coller les patchs de réparation peuvent également piéger les gaz volatils pour créer des vides supplémentaires. Le procédé de dégrossissage sous double vide, cependant, s'est avéré éliminer presque complètement la porosité à la fois du film adhésif et du patch de réparation pour toutes les géométries de réparation.

"Ces résultats mettent en évidence pourquoi vous avez besoin d'une main-d'œuvre hautement qualifiée dans une ville hub avionique, " dit Feih. " C'est crucial pour attirer les opérateurs à Singapour, et nous avons entrepris ce projet pour améliorer la compréhension des processus de réparation des structures composites parmi les entreprises locales."

Feih et ses collègues ont également examiné l'impact de la géométrie des patchs en testant mécaniquement des configurations allant de simples films stratifiés à des formes de coins plus complexes. Ici, les réparations circulaires en 3D se sont avérées intrinsèquement plus solides que les formes simplifiées en 2D lorsqu'elles sont sous tension. Une étude plus approfondie est nécessaire pour déterminer les améliorations optimales dans des conditions complexes rencontrées par des composants réels pendant le vol.