Le projet européen ComMUnion innove dans la fabrication rentable de composites hybrides métal-polymère pour la mobilité légère

Ces dernières années, la demande de composants plus légers pour les applications de mobilité et de transport a fortement augmenté, en réponse à la nécessité de réduire le poids, et donc la consommation d'énergie et de ressources.

Les composants hybrides en acier, localement fonctionnalisés avec des plastiques renforcés de fibres, combinent haute performance mécanique et faible poids. La demande pour des procédés de fabrication adaptés à la production en série rentable de telles structures croît rapidement. Dans le projet de recherche européen « ComMUnion », les deux instituts Fraunhofer basés à Aix-la-Chapelle, en Allemagne — l'Institut Fraunhofer pour la technologie de production (IPT) et l'Institut Fraunhofer pour la technologie laser (ILT) — collaborent avec 14 partenaires de l'industrie, de la recherche et du monde universitaire pour développer des procédés et solutions industriels pour la conception légère hybride en combinant métal et composites à matrice polymère pour des applications automobiles et aérospatiales.

Procédé combiné, adapté à la production de masse

Le nouveau procédé de fabrication hybride repose sur une combinaison de texturage laser et de dépôt de ruban assisté par laser. Les composants sont d'abord pré-traités au laser pour créer une structure de surface rugueuse spécialement développée et précisément définie. Cette surface texturée permet de coller directement les matériaux légers thermoplastiques renforcés de fibres continues, qui serviront ultérieurement au raidissement, sur le composant en acier. L'assemblage est alors purement mécanique, éliminant tout besoin de pré-traitements supplémentaires ou de promoteurs d'adhésion comme des colles ou agents de liaison.

Les éléments de raidissement sont constitués de thermoplastiques renforcés de fibres, spécialement adaptés aux charges attendues, et assemblés au composant par un procédé de dépôt de ruban. Le laser chauffe localement les rubans thermoplastiques dans la zone d'assemblage à l'acier. La matrice fond et pénètre dans les cavités créées par le texturage laser. Après solidification du matériau fondu, le ruban avec ses fibres unidirectionnelles intégrées adhère à la surface rugueuse de la pièce en acier.

Premier composant hybride de carrosserie automobile réalisé comme démonstrateur

Les partenaires de recherche ont désormais achevé un premier composant démonstrateur en acier haute résistance et ruban thermoplastique unidirectionnel renforcé de fibres, afin de valider l'applicabilité du procédé sous forme de preuve de concept : les deux chercheurs de Fraunhofer, Kira van der Straeten (Fraunhofer ILT) et Tido Peters (Fraunhofer IPT), ont fabriqué un panneau de bas de caisse hybride léger, un composant de carrosserie pour l'industrie automobile, pour tester et prouver la fonctionnalité de la combinaison de procédés dans le cadre du projet ComMUnion.

Les partenaires du projet ont présenté le composant aux visiteurs professionnels lors du salon de la construction légère JEC World, du 12 au 14 mars 2019 à Paris, sur l'espace « Composites in Action Area » organisé par AZL.

Le projet « ComMUnion » est financé par le programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne sous l'accord de subvention n° 680567.

Partie d'un panneau de bas de caisse automobile hybride localement fonctionnalisé par dépôt de ruban assisté par laser. Source | ComMUnion Fraunhofer IPT

Partenaires européens du projet de recherche ComMUnion

• Aciturri Engineering SL, Espagne
• AFPT GmbH, Allemagne
• Aimen Technology Centre, Espagne (coordinateur)
• Autotech Engineering, AIE, partie du groupe Gestamp, Espagne
• CASP S.A., Grèce
• ESI Group, France
• Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, Allemagne
• Fraunhofer Institute for Production Technology IPT, Allemagne
• Laboratory for Manufacturing Systems and Automation (LMS) – University of Patras, Grèce
• Lunovu GmbH, Allemagne
• Missler Software, France
• Motofil Robotics, S.A., Portugal
• New Infrared Technologies SL, Espagne
• Philips Photonics GmbH, Allemagne
• Tecnatom S.A., Espagne
• Universidade de Coimbra, Portugal

Pour plus d'informations, contactez :

kira.van.der.straeten@ilt.fraunhofer.de ou malena.schulz@ipt.fraunhofer.de

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