Antich & Sons révolutionne la production de préformes composites 3D-tissées avec une nouvelle technique de filature

Le producteur de tissus Antich and Sons (Huddersfield, Royaume-Uni) a réalisé un saut qualitatif dans sa capacité de fabrication pour produire des préformes 3D multicouches tissées finies pour composites avancés utilisés en aérospatiale et automobile grâce à un projet pionnier avec le Centre de recherche en fabrication avancée de l'Université de Sheffield (AMRC, Catcliffe, Royaume-Uni).

La capacité avancée d'Antich and Sons est l'aboutissement de FABFORM, un projet de trois ans mené avec l'AMRC et financé par Innovate UK, qui s'est concentré sur le développement des méthodes supplémentaires nécessaires pour créer des préformes stabilisées, au filet net, d'épaisseur variable. Ces préformes permettront selon les rapports une utilisation efficace du matériau dans un composant, assureront la taille et la forme correctes pour tomber dans les moules utilisés pour l'injection de résine de matrice composite, ainsi que faciliteront une manipulation et un transport plus faciles et robustes.

Le responsable R&D de l'entreprise, Andy Smith, dit que les développements dans la stabilisation et le parage de préformes 3D-tissées en fibre de carbone à épaisseurs uniformes et variables sont une réalisation significative pour l'entreprise basée à Huddersfield, la faisant aller au-delà des capacités de fabrication actuelles de l'état de l'art.

« Les méthodes d'épaisseur variable, de stabilisation et de parage développées pour les matériaux 3D-tissés dans FABFORM permettent une montée significative dans la chaîne de valeur », dit Smith. « Cela fait passer Antich d'un tisserand de tissu à un fabricant de préformes composites avancées prêtes pour l'étape suivante du processus de fabrication. »

Smith note que le développement des processus clés nécessaires pour transformer les tissus 3D-tissés en préformes « prêtes pour le moule » est encore immature dans la chaîne d'approvisionnement britannique. Il dit que les nouveaux développements d'Antich and Sons apportent une grande valeur au marché en faisant progresser les technologies de fabrication, en améliorant la performance des produits et en rationalisant les capacités de production.

« Autrefois, les préformes 3D-tissées étaient difficiles à préparer pour les opérations de moulage et étaient aussi sujettes à la détérioration lors de la manipulation et de la coupe », dit Smith. « Par conséquent, nous avons estimé crucial qu'en tant que tisserand, nous développions la technologie tant pendant qu'après le tissage pour fournir des préformes finies, stables, facilement utilisables par les utilisateurs finaux. »

« L'accès aux installations de classe mondiale de l'AMRC de l'Université de Sheffield a été une aide majeure pour adopter une approche scientifique dans l'évaluation, la sélection et le test des bonnes technologies ainsi que le développement des processus sur équipements industriels de haute technologie. »

Chris McHugh, responsable développement fibres sèches au Centre Composites de l'AMRC, dit que les développements réalisés via FABFORM soutiennent la création de produits plus compétitifs, plus légers, plus rigides et plus résistants, ainsi que la diversification des revenus, la création de nouveaux emplois et l'augmentation de la base de compétences dans les composites.

Il ajoute : « La collaboration entre l'AMRC et Antich and Sons a utilisé les technologies avancées combinées et l'expérience disponible pour faire progresser les capacités de préformage 3D-tissé pour la fabrication britannique. Les résultats du projet ont le potentiel de générer des affaires nouvelles significatives et de fortes exportations pour le Royaume-Uni, dans des applications de fabrication à haute valeur ajoutée transsectorielles incluant les marchés d'exportation forts en automobile et aérospatiale. »

Smith dit que FABFORM a été « une excellente première étape » dans l'incorporation de technologies clés telles que l'effilage d'épaisseur, la stabilisation et le parage des bords qui convertissent mécaniquement le tissu 3D en préforme utilisable pour une opération de moulage composite.

Il dit que le savoir-faire de ce projet a été développé en étudiant diverses techniques de stabilisation de préforme et en évaluant quantitativement leur performance par de multiples méthodes de test telles que tests d'effilochage des bords et tests de cisaillement cadre photo, pour n'en nommer que quelques-unes. Cela a été suivi par la comparaison d'une large gamme de méthodes de parage des préformes incluant laser, découpe jet d'eau et méthodes ultrasoniques.

« La capacité de fournir des préformes avancées prêtes à l'emploi ouvre de nouvelles voies pour le développement de matériaux structurels alternatifs et complexes sur le marché britannique, permettant la création de produits plus compétitifs », ajoute Smith. « Les opportunités futures dans des marchés tels que les énergies renouvelables (pales d'éoliennes), le ferroviaire (structure de caisse), le traitement industriel et la défense apporteront des bénéfices à long terme pour le secteur composite britannique au sens large. »

Avec plus de dix ans d'expertise en recherche et développement composite, dans des domaines comme les composites à matrice polymère (PMC) et les composites à matrice aluminium (AMC), Antich and Sons dit continuer à faire avancer l'entreprise vers de nouvelles applications pour sa technologie de tissage.

L'entreprise a acquis une unique machine de tissage 3D à rapière unique de Lindauer Dornier GmbH (Lindau, Allemagne), incluant une plateforme de retrait horizontal (HTO) qui est dite être la première de son genre au Royaume-Uni. Cette plateforme HTO permet un retrait continu du tissu hors de la machine en configuration horizontale droite, au lieu d'autour d'un rouleau, ce qui est clé pour éviter la distorsion avec les tissus épais, et forme la base pour les techniques de séparation de couches qui facilitent l'épaisseur variable, dit l'entreprise. La capacité pour le moulage par transfert de résine (RTM) de prototypes a aussi été ajoutée pour accélérer les cycles de développement.

Antich and Sons a l'intention d'exposer à Advanced Engineering et JEC World quand les conférences reprendront.