Rubans hybrides innovants à base biologique pour applications légères

AZL Aachen GmbH (Aix-la-Chapelle, Allemagne) a rapporté le développement et la mise en œuvre d'un projet actuel par l'un de ses instituts partenaires, l'Institut für Textiltechnik de l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle (ITA, Aix-la-Chapelle, Allemagne), qui intègre une chaîne de procédés pour la production de rubans quasi-continus à base biologique. Opéré à l'ITA, le projet impliquait trois partenaires institutionnels, dont Sofila, Em-Systeme (Oberhausen, Allemagne), Safilin (Hauts-de-France) et une installation de production de rubans à l'échelle laboratoire.

AZL dit que les rubans thermoplastiques 100 % à base biologique — comme les rubans conventionnels en fibres de verre ou de carbone — peuvent être traités sur des machines de dépôt de rubans ou de tissage de rubans. L'alignement parallèle non torsadé des fibres de lin permettrait prétendument une exploitation complète des propriétés des fibres, y compris une application de haute qualité dans les pièces automobiles ou les pales d'éoliennes.

AZL note que son partenaire de projet, Sofila, a texturé les fibres PA11 et les a transformées en fibres discontinues. En coopération avec l'ITA, Safilin a traité les fibres de lin et PA11 en un ruban hybride, qui a ensuite été étiré et consolidé en un ruban par soudage ultrasonique. Spécifiquement développé pour le ruban hybride, le module ultrasonique — développé par le partenaire de projet, Em-Systeme — convertit l'énergie de la vibration mécanique du sonotrode en frottement interne et interfacial, ce qui entraîne prétendument le chauffage et la fusion des fibres thermoplastiques PA11. Les fibres de lin étirées et parallèles ont ensuite été imprégnées avec le thermoplastique fondu. Selon AZL, cette procédure offre un apport d'énergie local efficace.

Ensuite, AZL dit que le ruban produit a été traité en couches UD, qui ont été consolidées dans une presse chauffée. Ces composites finis ont été découpés pour tester et obtenir les caractéristiques mécaniques de l'éprouvette, spécifiquement ses propriétés de traction et de flexion. Selon AZL, la résistance à la traction des rubans est jusqu'à 233 MPa ; le module de Young est jusqu'à 13 GPa. La résistance à la flexion est jusqu'à 280 MPa ; le module de flexion est jusqu'à 30 GPa. En comparaison aux rubans lin/PP disponibles commercialement et aux expériences citées à l'Université de Technologie de Chemnitz, AZL rapporte que le composite à fibres naturelles (NFC) produit dans le projet sonic bio-tapes a, en moyenne, une résistance et une rigidité en flexion significativement meilleures. De plus, des démonstrateurs ont été faits à partir de rubans tissés à ITA Augsbourg. La chaîne de procédés complète et le démonstrateur sont présentés dans la figure ci-dessus.

Remerciements

L'ITA tient à remercier le Ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie — BMWi pour le financement du projet de recherche dans le cadre du Programme central d'innovation pour le Mittelstand (ZIM). L'ITA tient aussi à remercier ses partenaires de projet Sofila, Safilin et EM-Systeme pour la collaboration, et remercier Matthias Reuter, Thomas Köhler, Alexander Janßen, Thomas Gries, les auteurs de l'article original.

Veuillez contacter Matthias Reuter à matthias.reuter@ita.rwth-aachen.de pour plus d'informations.

Cet article est publié grâce au partenariat médiatique entre CompositesWorld et AZL Aachen GmbH.