La keynote SAMPE 2018 se tourne vers l'avenir des composites

La session générale de SAMPE 2018 a comporté l'annonce des trois principaux articles présentés lors de la conférence et un discours présenté par Carmelo Lo Faro, président de Solvay Composite Materials (Alpharetta, GA, États-Unis).

Les trois premiers articles étaient :

• Première place : "Fabrication de préimprégnés hors autoclave avec une perméabilité à travers l'épaisseur élevée par démouillage de film polymère", Sarah G. K. Schechter, Timotei Centea et Steven R. Nutt
• Deuxième place : « Goudissement des panneaux moulés par compression de faible épaisseur avec du carbone/polyétheréthercétone à fibres longues discontinues », Caroline Collins et Pascal Hubert
• Troisième place : « Recyclage des composites amine/époxyde à l'aide d'un traitement chimique à pression atmosphérique », Yijia Ma, Travis J. Williams et Steven R. Nutt

Pour son discours, Lo Faro a étudié l'évolution des matériaux, du cuivre en 8700 av. par la croissance des technologies aérospatiales (1970-2010) dans les percées commerciales et liées à la défense.

Dans ce contexte, il a parlé de trois « ères » des composites :l'ère de l'allègement (1970-1995), l'ère de la fabrication (1995-aujourd'hui) et l'ère suivante, qu'il a qualifiée d'ère de l'industrialisation et de la simulation.

Il a souligné que l'automatisation des processus de fabrication a été un catalyseur important de la construction de composites dans le domaine des structures d'avions commerciaux. La technologie d'infusion d'aujourd'hui améliore l'abordabilité et se traduit par un taux de fabrication viable, a-t-il ajouté, citant la C Series de Bombardier (Montréal, QC, Canada) aile, faite de résine à haute durée de vie en pot et de tissu non ondulé. Il a mis en évidence l'aube de soufflante du moteur CFM LEAP, réalisée à partir de résine durcie et de préformes tissées en 3D; et le MS-21 d'Irkut à Moscou, basé en Russie aile, fabriquée à l'aide d'un ruban adhésif sec placé en fibre automatisé infusé de résine durcie. "Je ne crois pas que l'aluminium et le titane ont accompli autant au cours de leurs 30 premières années que les composites au cours de leurs 30 premières années", a-t-il soutenu.

Pouvons-nous crier victoire ? demanda Lo Faro. Bref, il a répondu, non - on peut faire beaucoup plus. Pour continuer à croître, les composites doivent offrir plus de valeur, a-t-il déclaré. Les futurs défis et opportunités pourraient inclure le formage à la presse, les composites thermoplastiques pour les grandes structures, la fabrication additive, l'assemblage, la simulation, la gestion des complexités et, bien sûr, le coût.

LoFaro a fait « une petite mise en garde – le cycle de battage publicitaire » où l'intérêt devient enthousiasme exagéré (hype), puis, « après un temps de désillusion », trouve sa place dans la réalité. L'avenir, a-t-il dit, sera déterminé par l'échelle et les économies industrielles; convergence des pratiques aérospatiales et automobiles; et l'importance accrue des systèmes de production par rapport aux produits finis.

Passant aux composites thermoplastiques, Lo Faro a parlé du PEEK, du PEKK, du PAEK et du moulage par compression continue. Les composites thermoplastiques ne sont pas nouveaux, a-t-il rappelé à ses auditeurs. En outre, il s'attend à ce que la croissance au 21e siècle soit rendue possible par la maturation de processus de fabrication rentables, similaires à ceux de l'automobile, développés au cours des 15 dernières années :notamment le moulage par compression, le moulage par compression en continu et le formage de tampons. Si la chaîne d'approvisionnement de l'aérospatiale doit développer et construire de grandes structures composites thermoplastiques, elle doit mettre au point des systèmes de moulage/formage hors autoclave capables de chauffer/refroidir rapidement.

Lo Faro a également évoqué la fabrication additive (AM). Initialement, dit-il, AM peut prendre en charge la fabrication d'outillage et de montages. À l'avenir, la FA peut fournir la fabrication d'outils à la demande et peut améliorer les opérations de maintenance et de réparation (MRO) des composites. Ici aussi, a-t-il déclaré, il existe des opportunités de coupler la FA avec l'apprentissage automatique. Cependant, a-t-il déclaré, une plus grande collaboration est nécessaire entre les fournisseurs de machines et de matériaux.

Lo Faro a ensuite nommé trois besoins importants en simulation et en modélisation pour l'industrie des composites :

• Modélisation moléculaire — informer l'expérimentation et accélérer la mise sur le marché
• Intelligence artificielle — appliqué à la conception et à la découverte de matériaux
• Certification par analyse — qu'il a appelé le Saint Graal

Ces technologies ont le potentiel de raccourcir le temps de développement grâce à une conception moléculaire optimisée pour des propriétés améliorées, en changeant la façon dont les matériaux eux-mêmes sont développés. L'avenir est maintenant, a-t-il déclaré, à la modélisation multi-échelle pour accélérer les innovations et l'adoption des composites et la prédiction des défaillances.

Lo Faro a terminé avec optimisme : « Quand nous regardons les 40 prochaines années, je pense que les composites sont un matériau qui dépassera les capacités des métaux. »