INVENT s'associe à SUSTAINair pour impulser la circularité aéronautique

Projet Horizon 2020 SUSTAINair, collaboration 11 organisations recherche et partenaires industriels européens, lancé janvier 2021 pour rechercher/développer solutions économie circulaire aviation. Inclut : efficacité ressources et performance aéronefs accrue, réduction déchets et coûts matériaux tout au long cycle vie aéronef. Partenaires consortium notent que malgré plongée secteur aérospatial dans incertitude, transition verte post-pandémie industrie aéronautique reste objectif stratégique gouvernements fournissant voie relance.

Objectifs : chaîne valeur aviation plus verte

Plus spécifiquement, recherche financée UE vise rendre toute chaîne valeur écosystème aéronautique plus verte alignée Plan Action Économie Circulaire, nouveaux standards fabrication aérospatiale et augmentation synergies inter-sectorielles. Projet SUSTAINair doit fournir secteur aéronautique piste vers économie plus rentable, bas carbone, tout en affrontant hausse consommation ressources, déchets, émissions. Endossé par initiative Future Sky recherche Association Établissements Recherche Européens Aéronautique (EREA).

Coordonné par Jürgen Roither, ingénieur recherche Center Low-Emission Transport Austrian Institute of Technology AIT-LKR (Seibersdorf), plus grande organisation recherche/technologie Autriche, projet durée 3,5 ans, budget 5 M€.

Roither souligne fonction complémentaire chaque partenaire projet dans étape particulière économie circulaire cycle vie composant aéronef. « SUSTAINair adresse toutes phases chaîne valeur composant aéronef : design circulaire → fabrication → maintenance/réparation → assemblage → recyclage, et excellera par compétences/expertises combinées partenaires », dit-il.

Roither ajoute que innovations matériaux secteur aéronautique hautement régulé doivent être certifiées pour voler. Donc SUSTAINair cherche avis Agence Européenne Sécurité Aérienne (EASA, Cologne, Allemagne), pilotée par Willy Sigl, Coordinateur Recherche Senior EASA.

« Contributions EASA réduiront time-to-market nouveaux produits innovants et business models et permettront haut niveau sûreté, sécurité, protection environnement. EASA soutient donc projets recherche sélectionnés, comme SUSTAINair, rôle consultatif certification, régulation, évaluation sécurité », dit Sigl.

Spécialiste fibres composites rejoint projet

Spécialiste fibres composites INVENT GmbH (Braunschweig, Allemagne) a aussi rejoint SUSTAINair. Depuis 1996, INVENT développe/produit composants structurels haute précision comme entreprise certifiée EN 9100 et Nadcap, idée → production série. Ce savoir-faire technologique et installations fabrication seront utilisés/développés dans projet pour approches économie circulaire rentables fibres composites.

De plus, forte connexion INVENT secteur aéronautique haute technologie permet à l'entreprise de contribuer activités haut impact dans projet. Développement ailes forme variable (morphing), technologies intégration capteurs, nouvelles techniques réutilisation déchets production, ne sont que quelques-unes. INVENT rôle clé coordination et fabrication composants démonstration technologies développées SUSTAINair. Assemblage basique, design interfaces, technologies fabrication métal transférés vers démonstrateurs joints plus complexes, incluant intégration capteurs surveillance structurelle (SHM), fabriqués, testés, évalués valider objectifs projet.

« Projet SUSTAINair choisit approche très holistique concept économie circulaire l'adaptant contexte aéronautique. Rend ce projet excitant à rejoindre et donne potentiel impact réel durable, pas seulement environnement et industrie mais aussi politiques standardisation », résume Marc Joulian, chef projet SUSTAINair chez INVENT.

Atteindre ratio buy-to-fly ~1

Économie circulaire = approche tirer meilleur parti ressources en les gardant en usage le plus longtemps possible, augmentant valeur totale tout au long cycle vie. Demande aérospatiale matériaux haute qualité généralement accompagnée gros déchets processus fabrication. S'applique alliages métal et composites.

Nouvelles méthodes up/recyclage développées dans SUSTAINair pour matériaux aéronautiques métal et composites, contribueront réduction majeure déchets fabrication et fin de vie (EOL). Solutions upcycling développées pour carbone et verre fibre thermodurcissables, ainsi que composites thermoplastiques hautes performances.

Coordinateur SUSTAINair Roither ajoute que projet vise développer composants near-net-shape (fabriqués au plus près taille/formes produit fini) pour industrie aéronautique pour réduire ratio buy-to-fly proche 1, impératif si plus matériau utilisé chaîne que jeté. Obtenu par alliages aluminium nano-eutectiques récemment inventés AIT-LKR + technologies coulée haute pression avancées. « Tel traitement connu auto comme « rapide et efficace ». Technique/matériaux adaptés SUSTAINair rendront fabrication composants aérospatiaux « rapide, efficace et propre » », dit Roither.

Nouvelles structures aérospatiales réduire poids, émissions CO₂

Nouveaux alliages métal et matériaux composites, comme polymères renforcés fibre carbone (PRFC), utilisés réduire masse et augmenter efficacité aérodynamique, améliorant consommation vol opérations, donc réduisant émissions. Changements mineurs matériaux/structure aéronef = résultats majeurs consommation carburant.

Avec ça en tête, partenaires consortium SUSTAINair développeront non seulement nouveaux matériaux aile flexible, mais aussi techniques intégration capteurs matériaux tels composants aéronefs. Exemple : surveillance données temps réel permet opérateurs ajuster trajectoire vol → consommation carburant inférieure, tout en augmentant sécurité/fiabilité aérostructures, réduisant coûts maintenance.

Combinaison métal/composites ne vient pas sans défis technologiques assemblage/réparation, et approches circulaires processus EOL. « Ce qui est unique SUSTAINair : processus design formé pour permettre techniques innovantes le long chaîne valeur qui donneront matériau vie plus longue avec plus valeur, comptant désassemblage EOL et upcycling », dit Chiara Bisagni, professeure structures aérospatiales et AIAA Fellow, TU Delft, Pays-Bas.

Robot désassemblage pour améliorer recyclabilité

Avions = nombreuses pièces divers matériaux à assembler. Actuellement assemblage par rivets, difficiles à enlever. Séparation et recyclage efficace composants avions = challenge coûteux au point non économiquement viable. Rivets alourdissent aussi avions, affectant négativement consommation carburant. Expertise particulière partenaires soudage et autres techniques assemblage pourrait éliminer besoin rivets. Selon partenaires, innovation ne peut être adoptée sans changements standards actuels autorités aéronautiques comme EASA.

Introduction technologie Industrie 4.0 traitement EOL aéronefs, SUSTAINair développera aussi tête robot détectant/enlevant rivets automatiquement, permettant séparation alliages et donc matériaux recyclés avion plus haute valeur. « Pour soutenir activités assemblage/enlèvement, INVENT a développé nouvelle technologie réaliser séparation sans dommage composants composites collés adhésif. SUSTAINair nous donne opportunité la développer davantage », ajoute Jesper de Wit, chef projet SUSTAINair chez INVENT.

Sur la trajectoire Flightpath 2050

Partenaires projet à l'avant-garde aviation circulaire poursuivant objectifs EU Green Deal et Flightpath 2050. Innovations technologiques apportées transition économie circulaire = voie pour affronter effets économiques pandémie COVID-19 industries le long toute chaîne composants aéronautiques.

Partenaires projet : AIT-LKR (Autriche), NLR Centre Aérospatial Pays-Bas (Pays-Bas), DLR Centre Aérospatial Allemand (Allemagne), JOANNEUM RESEARCH (Autriche), Université Johannes Kepler Linz (Autriche), TU Delft (Pays-Bas), AEROCIRCULAR (Belgique), INOCON Technologie GmbH (Autriche), INVENT GmbH (Allemagne), Dutch Thermoplastic Components B.V. (Pays-Bas), Association RTDS (Autriche).

Projet SUSTAINair financé programme recherche/innovation Horizon 2020 UE sous accord subvention 101006952.