Principales techniques de fabrication de composites pour 2024

D'ici 2024, le marché mondial des composites devrait atteindre environ 130,83 milliards de dollars. Aux États-Unis, le renforcement en fibre de verre seul a représenté une croissance de 2,1 milliards de dollars en 2017.

Les industries de tous bords se tournent de plus en plus vers les composites pour obtenir des composants plus légers, plus résistants et plus durables. Le choix de la méthode de fabrication dépend du matériau, de l'intention de conception et de l'application finale.

Voici les techniques les plus largement adoptées, chacune offrant des avantages distincts pour des cas d'usage spécifiques.

1. Stratification manuelle (Hand Lay‑Up)

La stratification manuelle reste la technique fondamentale pour les composites thermodurcissables. Les artisans placent manuellement des plis de préimprégné ou de fibres sèches sur un moule, puis appliquent la résine — soit au pinceau (stratification humide) soit par pulvérisation — avant que la pile ne polymérise.

2. Moulage à ciel ouvert (Contact Molding)

Le moulage à ciel ouvert est un processus rentable pour les pièces en fibre de verre. Après traitement du moule avec un agent de démoulage et un gel coat, les matériaux sont déposés sur la surface par pulvérisation ou stratification manuelle. Le compactage ultérieur, l'insertion d'âme et une couche finale de pulvérisation créent un stratifié robuste qui polymérise à température ambiante.

3. Méthodes d'infusion de résine

Pour accélérer la production et améliorer la cohérence des pièces, de nombreux fabricants passent de la stratification manuelle à des techniques d'infusion de résine automatisées.

Moulage par transfert de résine (RTM)

Le renfort sec est placé dans un moule fermé, et une résine à faible viscosité mélangée à un catalyseur est injectée sous pression contrôlée. Le processus produit des pièces de haute qualité sans besoin d'autoclave.

Moulage par injection-réaction (RIM)

Contrairement au RTM, le RIM injecte la résine et le catalyseur sous forme de flux séparés. La réaction chimique s'initie à l'intérieur du moule, permettant une formation rapide de la pièce.

Moulage par transfert de résine assisté par vide (VARTM)

Le VARTM utilise le vide pour aspirer la résine dans le préformage, éliminant le besoin de chaleur ou de haute pression. Ses faibles coûts d'outillage le rendent idéal pour produire des pièces complexes à haut volume.

Enroulement filamentaire (Filament Winding)

L'enroulement filamentaire est un processus continu, hautement automatisé, qui enroule des brins de fibres continues autour d'un mandrin rotatif. Il est rentable et largement utilisé pour les composants cylindriques tels que les manches de clubs de golf, les vessels sous pression et les cannes à pêche.

Pultrusion

La pultrusion fait passer de la fibre sèche dans un bain de résine puis dans une filière chauffée, formant un profil continu qui polymérise en ligne. Le résultat est un composant lisse, prêt à l'emploi, avec un post-traitement minimal.

Roulage de tubes (Tube Rolling)

Le roulage de tubes construit de petits tubes cylindriques ou coniques en déposant des motifs de fibres sur une surface et en les compressant sur un mandrin. La répétition du processus construit la longueur du tube et confère une résistance à la flexion.

Moulage par compression

Idéal pour la production de gros volumes de thermodurcissables, le moulage par compression utilise des composés de feuilles pour former des pièces dans un moule chauffé. Les constructeurs automobiles explorent les composés de moulage en feuille renforcés de carbone pour exploiter des rapports rigidité/poids supérieurs.

Moulage par injection

Rapide et à basse pression, le moulage par injection est idéal pour les thermoplastiques chargés. Les temps de cycle typiques varient de une à cinq secondes, permettant la production de milliers de pièces par heure. L'injection automatisée de BMC remplace de plus en plus les pièces moulées en métal dans certains marchés.

Considérations clés pour la fabrication de composites

La fabrication de composites ne façonne pas seulement le matériau mais définit aussi ses caractéristiques de performance. Les fabricants doivent prioriser la sécurité en portant des équipements de protection individuelle appropriés et en mettant en place des protocoles de surveillance à l'échelle de l'entreprise pour atténuer les risques sanitaires liés aux fibres et résines.

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