IMCOLOR : fabrication intégrée pionnière pour composants aérospatiaux légers et écologiques

Un récent projet Clean Sky 2, IMCOLOR, a développé un nouveau procédé de fabrication combinant un processus de moulage par injection multi-matériaux avec l'intégration de renforts en fibres de carbone continues. Ensemble, avec l'utilisation d'un matériau de noyau en sel consommable (pouvant résister aux charges d'injection), une pièce légère et écologique de machine à cycle d'air a été produite.

Selon les partenaires impliqués, la synergie formée entre le moulage par injection et les placements automatisés de fibres thermoplastiques avec consolidation in-situ (TP-AFPisc) alimentera les futurs designs légers, performants mécaniquement, avec des techniques de production automatisées et faciles à reproduire. Le TP-AFPisc diffère des procédés actuels de pointe où les structures composites sont généralement construites dans des chaînes de processus. De plus, les partenaires notent que l'architecture de fibres est précisément adaptée aux besoins de l'utilisateur en intégrant des inserts fabriqués par TP-AFPisc, minimisant l'effort de rognage des pièces composites et réduisant les rebuts.

Selon Clean Sky, plusieurs avantages supplémentaires découlent de cette nouvelle procédure. Par exemple, aucun traitement aux ions chrome hexavalent (Cr6+) — la forme la plus toxique du chrome, aux effets environnementaux négatifs — n'est nécessaire dans le processus de fabrication. De plus, avec l'intégration de matériaux thermoplastiques, les pièces produites augmenteront l'efficacité, réduiront la consommation de carburant et les émissions, seront recyclables, et conserveront des auxiliaires de processus respectueux de l'environnement.

Parmi les défis du projet IMCOLOR figuraient la recherche d'une conception de cavité et de paramètres d'injection adaptés pour l'encapsulation d'inserts en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) dans le polymère de moulage par injection. Il était également difficile de trouver une combinaison de matériaux facilitant une bonne liaison entre les inserts PRFC et les polymères. Les inserts PRFC devaient aussi être correctement fixés lors des injections haute pression, afin d'éviter toute déformation ou désalignement.

Une découverte inattendue fut des défauts de gauchissement hors plan sur des inserts de 23 plis (3 mm d'épaisseur) sur la pièce modèle. Les partenaires pensent que cela était probablement dû au jeu d'ajustement entre le noyau du moule et l'insert. Cet effet ne s'est pas produit pour les inserts de 70 plis (10 mm d'épaisseur) de la pièce démonstrateur.

Les prochaines étapes pour le responsable du sujet seront l'investigation approfondie de la nouvelle combinaison de matériaux et l'évaluation du nouveau processus en interne. Le consortium étudiera également le potentiel des noyaux en sel pour la production de composites et les procédés de coulée de métal, en interne et dans des projets de suivi.

Les partenaires impliqués : Liebherr Aerospace Toulouse SAS (Haute-Garonne, France), Technische Universitaet Muenchen (TUM, Allemagne), ThermoPlastic composites Research Center (TPRC, Enschede, Pays-Bas), Apppex GmbH (Munich, Allemagne) et Fischer Advanced Composite Components (FACC, Ried im Innkreis, Autriche). La contribution totale de l'UE était de 254 775 €.