Le projet européen « ComMUnion » développe un procédé industriel pour les composites hybrides métal et polymère-matrice

Ces dernières années, il y a eu une forte augmentation de la demande de composants plus légers pour les applications de mobilité et de transport en réponse au besoin d'économiser du poids, et donc de l'énergie et des ressources.

Les composants hybrides en acier et fonctionnalisés localement avec des plastiques renforcés de fibres combinent des performances mécaniques élevées avec un faible poids. La demande de procédés de fabrication propices à une production de masse rentable de telles structures augmente rapidement. Dans le projet de recherche de l'UE « ComMUnion », les deux instituts Fraunhofer basés à Aix-la-Chapelle, en Allemagne - l'Institut Fraunhofer pour la technologie de production (IPT) et l'Institut Fraunhofer pour la technologie laser (ILT) - travaillent en collaboration avec 14 partenaires de l'industrie, de la recherche et du monde universitaire. , pour développer des processus industriels et des solutions pour la conception hybride légère en combinant des composites métal et polymère-matrice pour les applications automobiles et aérospatiales.

Le nouveau processus de fabrication hybride est basé sur une combinaison de texturation laser et de placement de ruban assisté par laser. Les composants sont d'abord prétraités à l'aide du laser pour fournir une structure de surface rugueuse spécialement développée et définie avec précision. La surface texturée permet aux matériaux légers thermoplastiques renforcés de fibres continues, qui seront plus tard utilisés pour le raidissement, d'être liés directement au composant en acier. La liaison est alors mécanique, éliminant tout besoin de mesures de prétraitement supplémentaires ou de promoteurs d'adhérence supplémentaires, tels que des adhésifs ou des agents de liaison.

Les éléments de rigidification sont en thermoplastique renforcé de fibres, spécialement adapté aux charges attendues et assemblés au composant par un procédé de placement de ruban. Le laser chauffe localement les rubans thermoplastiques dans la zone de jonction à l'acier. Le matériau de la matrice fond et s'écoule dans les cavités texturées au laser. Après solidification du matériau fondu, le ruban avec les fibres unidirectionnelles intégrées adhère à la surface rugueuse de la pièce en acier.

Procédé combiné, adapté à la production de masse

L'avantage de combiner ces deux procédés laser apparaît précisément lorsque les propriétés mécaniques du composant doivent être améliorées localement sans augmenter significativement le poids du composant. Le procédé est particulièrement adapté à la production de masse, car aucune autre étape de post-traitement, telle que des opérations de durcissement, n'est requise pour consolider le matériau après le placement de la bande. De plus, le chauffage localisé avec précision réduit la distorsion et les contraintes résiduelles lors de l'assemblage des deux matériaux. Le processus de texturation laser, qui a été développé à l'ILT Fraunhofer, peut également être appliqué de manière reproductible sur la surface métallique, précisément aux endroits où les textures sont nécessaires. De plus, le laser n'est soumis à aucune usure d'outil.

Première pièce de carrosserie de voiture hybride déjà terminée en tant que composant de démonstration

Les partenaires de recherche ont maintenant terminé un premier composant de démonstrateur en acier à haute résistance et en ruban thermoplastique unidirectionnel renforcé de fibres afin de valider l'applicabilité du procédé sous la forme d'une preuve de concept :les deux chercheurs de Fraunhofer Kira van der Straeten du Fraunhofer ILT et Tido Peters du Fraunhofer IPT ont fabriqué un bas de caisse hybride léger, un composant de carrosserie pour l'industrie automobile, pour tester et prouver la fonctionnalité de la combinaison de processus dans le cadre du projet ComMUnion.

Les partenaires du projet ont présenté le composant aux visiteurs professionnels lors du salon de la construction légère JEC World du 12 au 14 mars 2019 à Paris sur le "Composites in Action Area" organisé par AZL.

Le projet "ComMUnion" est financé par le programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention n° 680567.

Partie d'un bas de caisse automobile hybride fonctionnalisé localement à l'aide d'un placement de ruban assisté par laser. Origine | CommUnion Fraunhofer IPT

Partenaires européens du projet de recherche ComMUnion

• Aciturri Engineering SL, Espagne
• AFPT GmbH, Allemagne
• Centre technologique Aimen, Espagne (coordinateur)
• Autotech Engineering, AIE, filiale du groupe Gestamp, Espagne
• CASP S.A., Grèce
• Groupe ESI, France
• Institut Fraunhofer de technologie laser ILT, Allemagne
• Institut Fraunhofer des technologies de production IPT, Allemagne
• Laboratoire pour les systèmes de fabrication et l'automatisation (LMS) – Université de Patras, Grèce
• Lunovu GmbH, Allemagne
• Missler Software, France
• Motofil Robotics, S.A., Portugal
• New Infrared Technologies SL, Espagne
• Philips Photonics GmbH, Allemagne
• Tecnatom S.A., Espagne
• Université de Coimbra, Portugal

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Ce message est une gracieuseté de Partenariat média entre CompositesWorld et AZL Aachen GmbH.