Fraunhofer IPT met en avant une percée en fabrication hybride au JEC World 2019

Les instituts Fraunhofer pour la technologie de production (IPT, Aachen, Allemagne, 5/D17) mettent l'accent sur le travail qu'ils ont fait avec l'Institut Fraunhofer pour la technologie laser (ILT, Aachen) sur le projet de recherche européen ComMUnion, en collaboration avec 14 partenaires de l'industrie, pour développer des processus et solutions industriels pour le design hybride léger en combinant métal et composites à matrice polymère pour applications automobiles et aérospatiales.

Fraunhofer IPT dit que le nouveau processus de fabrication hybride est basé sur une combinaison de texturage laser et placement de bande assisté par laser : Dans ce but, les composants sont d'abord pré-traités en utilisant le laser pour fournir une structure de surface rugueuse spécialement développée, définie. La surface texturée permet aux matériaux légers renforcés en fibres continues thermoplastiques, qui seront plus tard utilisés pour le raidissement, d'être liés directement au composant en acier. La liaison est alors mécanique, éliminant tout besoin de mesures de pré-traitement additionnelles ou de promoteurs d'adhésion additionnels, tels que des adhésifs ou agents de liaison.

Les raidisseurs, faits de composites renforcés en fibres thermoplastiques, qui sont spécialement adaptés aux charges attendues, sont joints au composant en utilisant un processus de placement de bande. Le laser chauffe les bandes thermoplastiques localement dans la zone de jointure à l'acier. Le matériau de matrice fond et s'écoule dans les cavités texturées au laser. Après solidification du matériau fondu, la bande avec les fibres unidirectionnelles incorporées adhère à la surface rugueuse de la pièce en acier.

L'avantage de combiner ces deux processus laser, dit Fraunhofer IPT, vient au premier plan quand les propriétés mécaniques du composant doivent être améliorées localement sans augmenter significativement le poids du composant. Le processus, dit Fraunhofer IPT, est particulièrement adapté pour la production de masse, car aucune étape de post-traitement supplémentaire, telle que des opérations de durcissement, n'est requise pour consolider le matériel après placement de bande. De plus, le chauffage précis et localisé est dit réduire la distorsion et les contraintes résiduelles lors de la jonction des deux matériaux. Le processus de texturage laser, qui a été développé au Fraunhofer ILT, peut aussi être appliqué de façon reproductible à la surface métallique aux endroits où les textures sont nécessaires. De plus, le laser n'est soumis à aucune usure d'outil.

Pour prouver la viabilité du processus, des partenaires de recherche ont fini un premier composant démonstrateur fait d'acier haute résistance et de bande thermoplastique renforcée en fibres unidirectionnelles : Les deux chercheurs Fraunhofer, Kira van der Straeten du Fraunhofer ILT et Tido Peters du 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 processus dans le cadre du projet ComMUnion. Ce composant sera exposé sur le stand Fraunhofer.

Le projet ComMUnion est financé par le Programme de Recherche et d'Innovation Horizon 2020 de l'Union Européenne sous le Grant Agreement No. 680567.

Partenaires européens du projet de recherche ComMUnion :

• Aimen Technology Centre, Espagne (coordinateur)
• Autotech Engineering, AIE, partie du groupe Gestamp, Espagne
• AFPT GmbH, Allemagne
• New Infrared Technologies SL, Espagne
• Tecnatom SA, Espagne
• Motofil Robotics SA, Portugal
• Philips Photonics GmbH, Allemagne
• Laboratory for Manufacturing Systems and Automation (LMS) — Université de Patras, Grèce
• Universidade de Coimbra, Portugal
• Missler Software, France
• Aciturri Engineering SL, Espagne
• CASP SA, Grèce
• Lunovu GmbH, Allemagne
• ESI Group, France