Kordsa et Ford Otosan s'associent pour développer des lames de ressort composites avancées pour poids lourds

Kordsa (Istanbul, Turquie) est un fournisseur mondial de renforts pour pneus et construction et de technologies pour composites qui a récemment étendu ses capacités aérospatiales par l'acquisition de plusieurs sociétés américaines (voir le blog de Jeff Sloan, « La stratégie Kordsa »). L'entreprise étend également ses offres dans l'automobile et le poids lourd, comme en témoigne sa présentation au sommet Turk Kompozit 2019 (10-12 octobre, Istanbul) intitulée « Développement matériaux de Kordsa pour la production de lames de ressort composites pour véhicules utilitaires lourds ». Cette présentation a discuté de la technologie développée conjointement par Kordsa et Ford Otosan, qui allège les systèmes de châssis pour les camions Ford et inclut des systèmes de surveillance de santé structurelle pour l'optimisation des processus, la qualification des pièces et la surveillance de santé en ligne.

Kordsa explique que les composants de châssis représentent une opportunité unique pour les composites car ils constituent le plus grand pourcentage unique du poids du véhicule, tout en étant des pièces structurelles sous charges dynamiques répétitives.

L'objectif de Kordsa et Ford Otosan est de réduire les émissions de CO₂ et de permettre une efficacité énergétique accrue et une charge utile plus importante en produisant une lame de ressort composite pour réduire le poids de 75 % par rapport à l'acier. Cela réduirait également la masse non suspendue du véhicule pour une réduction de poids en cascade dans d'autres systèmes et un confort amélioré via la réduction des niveaux de bruit, vibrations et dureté (NVH).

Les cibles pour cette lame de ressort composite pour poids lourd sont ambitieuses. Elle doit supporter une charge d'essieu de 13,4 tonnes et résister à un environnement de service rigoureux, offrant une longue durée de vie en fatigue de 1 million de kilomètres minimum. En conséquence, cette pièce composite épaisse – jusqu'à 110 millimètres – doit avoir un taux de fibres suffisamment élevé et une faible teneur en vides ainsi qu'une température de transition vitreuse (Tg) entre 120 et 150 °C. Le taux de production doit s'aligner sur celui des poids lourds – jusqu'à 10 000 pièces/an – imposant un cycle de cuisson inférieur à 1 heure, tandis que les coûts doivent rester compétitifs.

Kordsa et Ford Otosan ont choisi le moulage par compression de préimprégné pour sa capacité à offrir une distribution homogène de la résine et une rigidité optimisée via un alignement des fibres amélioré avec moins de distorsion et une variation d'épaisseur réduite, dans un processus offrant haute fiabilité et répétabilité. Kordsa a produit une variété de lots de préimprégnés unidirectionnels fibre de carbone et fibre de verre/époxy et a effectué une caractérisation matériaux complète sur chacun, développant les données matériaux nécessaires à Ford Otosan pour l'entrée dans les outils d'ingénierie assistée par ordinateur (CAE). L'entreprise a ensuite travaillé à détailler complètement le cas de charge pour une lame de ressort prototype pour poids lourd et a utilisé des capteurs à réseau de Bragg (FBG) pour vérifier les charges et explorer les paramètres de production ainsi que les propriétés de fatigue.

Le prototype final a atteint 75 % d'économie de poids par rapport à l'acier tout en augmentant la résistance à la traction, la résistance à la compression et la résistance à la fatigue. Kordsa continuera le développement avec Ford Otosan et d'autres fabricants de transport, se prouvant comme un allié précieux dans la campagne pour réduire les émissions de CO₂ mondiales par l'allègement des voitures, camions, avions et navires grâce à des structures composites plus légères que les alternatives en acier, aluminium et magnésium plus lourdes.

SOURCE : Kordsa et Ford Otosan