La démocratisation des composites

J'ai blogué sur les matériaux thermoplastiques renforcés de fibres continues Maezio (CFRTP) de Covestro et leur application dans les climatiseurs haut de gamme Casarte de Haier. Maezio est maintenant utilisé dans la tige des chaussures de course en édition limitée de la marque chinoise de vêtements de sport Bmai.

« Covestro a un siège social mondial à Shanghai depuis 2011 », déclare David Hartmann, vice-président senior des entreprises de croissance de Covestro qui réside à Shanghai. "Après la récession mondiale, nous avons réalisé que la Chine était le plus grand marché unique pour nos produits, et en tant que tel, il ne serait pas possible de développer nos activités ici tout en maintenant un siège social uniquement en Europe." Ainsi, explique-t-il, Covestro a ses bases bien établies en Allemagne et aux États-Unis, mais le centre de gravité des composites thermoplastiques Maezio est très fortement en Asie.

Le concepteur principal de Bmai Axis Liu travaille avec Covestro membres de l'équipe au Centre d'expérience d'innovation APAC de Covestro à Shanghai. SOURCE | Covestro.

La Chine d'abord

« Nous constatons que le développement le plus avant-gardiste et le plus excitant pour les biens de consommation se trouve en Chine », poursuit Hartmann. « L'une des raisons à cela est que les consommateurs chinois sont très indulgents. Ils sont prêts à essayer de nouvelles technologies, puis à passer à l'itération suivante. Si vous pouvez suivre la vitesse d'itération, il est alors facile de trouver de nouvelles opportunités. »

Bien que les partenariats et le travail tout au long de la chaîne d'approvisionnement aient toujours été essentiels pour les fournisseurs de matériaux - chez DuPont, nous avons travaillé avec nos clients directs du papier Nomex, les fabricants de base, ainsi que les fabricants de panneaux et Boeing/Airbus - l'approche de Covestro en Chine est une étape effronté. « Dans notre partenariat avec Bmai, nous discutions et envoyions des informations de conception 2 à 3 fois par jour via des applications de communication numérique. Et il est important de signaler non seulement là où vous réussissez, mais aussi là où vous échouez. C'est très atypique par rapport à ce qui est standard en Europe et aux États-Unis. »

Une autre approche atypique consiste à échantillonner le marché chinois directement via la plateforme 1688.com d'Alibaba, le plus grand marché numérique interentreprises en Chine. "Ce n'est pas seulement un point de vente", explique Hartmann. « Nous rendons nos produits plus accessibles, ce qui permet aux clients de tester plus facilement le matériau et contribue à favoriser l'adoption des composites thermoplastiques. » Une bobine de 1 kg/33 m de ruban unidirectionnel en fibre de carbone/polycarbonate de 120 mm de large est proposée pour 488 yuans. Bien qu'il s'agisse du seul produit Maezio sur 1688.com, Covestro a également commercialisé des feuilles dans des tailles et des rubans sur mesure dans des largeurs de 120 à 730 mm, ainsi que des alternatives tissées 3k.

La performance pour tous

L'une des raisons de ce nouveau niveau de partenariat est que les composites sont si personnalisables — ou, comme le préfère Covestro, ajustables . "Lorsque nous fabriquons une semelle intermédiaire, nous ajustons avec précision la rigidité dans un sens et la flexibilité dans l'autre", explique Hartmann. «Pour chaque client/partenaire avec lequel nous travaillons dans le domaine des chaussures - et il y en a un certain nombre - nous concevons une enveloppe de performances légèrement différente en fonction de ce qu'ils veulent que cette chaussure atteigne. Avec les composites thermoplastiques, vous pouvez le faire à grande échelle. »

Il note que Covestro fabrique des chaussures depuis très longtemps avec une variété de matériaux et que les composites thermodurcissables remontent aux années 1980. « Nike les utilisait dans les cambrions et les semelles, mais elles étaient surtout là pour le look », se souvient Harmann. « Et puis est venue la Nike Vaporfly 4%, où ils ont conçu une chaussure pour aider à franchir la barrière des 2 heures du marathon. En course à pied, il n'y a rien entre vous et la route à part la chaussure. Nike a affirmé que l'utilisation de composites et d'autres technologies dans cette chaussure lui rendait 4% de l'énergie du coureur. Ils disposent désormais de suffisamment de données pour montrer que les coureurs portant cette chaussure bénéficient d'un avantage de 4 %. »

Mais Bmai et Covestro ne veulent pas aider uniquement les athlètes d'élite à accéder à ce type d'avantage de performance. « C'est là que Bmai et notre groupe chez Maezio se connectent », explique Hartmann. « Bmai est une entreprise inhabituelle », ajoute Cholthee Chandrachoti, experte mondiale en produits de Covestro. « Ils sont issus de la meilleure marque de sport en Chine, mais se sont presque érigés en contre-culture. (REMARQUE :Bmai traduit en anglais signifie « soyez vous-même ».) Ils sont situés au milieu du plus grand parc de loisirs de Pékin et chaque employé a un objectif en cours. Ils sont très déterminés à rendre la performance athlétique accessible à tous, soulignant que tout le monde a le droit de s'aider pour courir plus vite et faire de son mieux. Elle ajoute qu'en Chine, il y a maintenant plus de 1 000 marathons chaque année.

Les croquis du créateur de chaussures Brett Golliff montrent la fonctionnalité complexe étant recherché à la fois dans les conceptions et les matériaux (voir la fibre de carbone dans l'image centrale), ainsi qu'un aperçu de la façon dont différentes chaussures peuvent être à l'avenir, à droite.
SOURCE| Coroflot.com (gauche, centre) et (droite) à l'origine de Complex.com (plus disponible) mais actuellement en cours de publication sur Sohu.com et museafrica.com.

Modification des applications grand public traditionnelles

Cette idée de démocratiser la performance sportive est intrigante. «Nous avons déjà reçu des demandes de clients concernant des solutions conçues pour les femmes, telles que des talons hauts plus performants», explique Chandrachoti. "Ils ont besoin de flexibilité pour l'avant-pied mais de plus de rigidité dans la voûte plantaire et d'encore plus de soutien lorsque vous vous déplacez vers le talon. Cependant, les fabricants ne veulent pas beaucoup de matériaux et de pièces différents à assembler. Ils veulent une partie. Nous pouvons activer cela avec Maezio. »

Hartmann répertorie une variété de composants de chaussures potentiels, notamment des semelles intermédiaires, des embouts, des tiges et des semelles extérieures. « La semelle intermédiaire se situe entre le coussin supérieur et la semelle extérieure », explique-t-il. "Les créateurs de chaussures essaient de trouver un matériau très dense pour soutenir la chaussure, mais aussi pour contribuer à des fonctions telles que l'amorti et la durabilité." Chandrachoti ajoute la pronation comme autre fonction clé, qui affecte la santé orthopédique, la stabilité et le contrôle pendant l'exercice. La pronation est le mouvement latéral du pied en marchant ou en courant. Si vous plus pronate — c'est-à-dire que votre pied roule vers l'intérieur plus que la normale - alors votre chaussure devrait aider à répartir l'impact uniformément et à ajouter de la stabilité. Si vous sous pronate — c'est-à-dire que votre pied roule vers l'intérieur moins que la normale - alors votre chaussure devrait offrir plus d'amorti pour absorber la force verticale supplémentaire et l'impact. « Les fabricants de chaussures souhaitent augmenter la rigidité, l'amorti et/ou la flexibilité pour une action ou un profil d'utilisation spécifique », explique-t-elle. « Cette accordabilité a été limitée par les matériaux conventionnels et le poids de ces matériaux doit également être réduit. Les composites thermoplastiques offrent une solution à ces deux problèmes. »

Échantillons de matériaux Maezio pour l'embout, la tige et la semelle intermédiaire de la chaussure. SOURCE | Covestro.

C'était la première incursion de Bmai dans les matériaux composites thermoplastiques et une sorte de cas d'essai. « Leur objectif est de maintenir le prix abordable. Bmai n'a pas beaucoup de magasins de détail - 70 % de leurs ventes sont en ligne. Les quelques magasins qu'ils ont sont appelés « centres d'expérience » et offrent aux clients une formation sur leurs produits. » Étant donné que Bmai ne dépense pas beaucoup d'argent en publicités ou en marketing coûteux, le prix moyen d'une paire de ses chaussures est inférieur à 100 $.

Options matricielles et durabilité

Le polycarbonate (PC) est le premier matériau commercialisé pour les produits Maezio parce que Covestro possède une vaste expertise et capacité ici. « La solution pour Bmai était le PC, mais nous examinons une gamme de matériaux pour les chaussures », explique Chandrachoti. « Nous testons dix matériaux différents, dont le polyuréthane thermoplastique (TPU). »

Concernant la recyclabilité, Hartmann dit que d'ici 2024, l'UE veut interdire les plastiques à usage unique. « Nous avons déjà des qualités de PC recyclé sur le marché et nous l'examinons pour Maezio, mais nous avons besoin de partenaires initiaux qui souhaitent développer cela. Nous ne pouvons pas le faire seuls car cela implique toute la chaîne de valeur. Il affirme que les composites thermoplastiques ont le potentiel d'être plus durables que les thermodurcissables parce que les déchets sont ébréchés et remoulés ou transformés en composés de moulage par injection. « Le recyclage en boucle fermée pour Maezio nécessiterait la construction d'une chaîne de valeur dédiée », souligne Hartmann. "Mais c'est exactement ce que nous avons fait dans notre travail avec Haier. Pendant huit mois, notre équipe technique a contacté un grand nombre de partenaires en Chine pour faire fonctionner ce programme. Mais ce type de partenariat et de durabilité sont l'avenir des industries chimiques et composites. »

Autres applications et industries

Hartmann considère que Maezio fournit des solutions légères pour une large gamme d'applications. « Nous avons un certain nombre de programmes automobiles commerciaux actifs en cours et nous discutons actuellement avec la plupart des principaux fabricants d'ordinateurs portables. » Il dit que l'industrie des ordinateurs portables veut « plus mince et plus léger », mais la couverture extérieure doit être suffisamment rigide pour protéger l'électronique. Les fabricants ont traditionnellement utilisé des alliages de magnésium pour la surface extérieure des ordinateurs portables commerciaux, mais il y a eu des problèmes de chaîne d'approvisionnement et Maezio offre une flexibilité de conception intéressante, y compris diverses finitions de surface.

Les batteries et les bagages sont d'autres applications en développement. « Pour les bagages, notre matériau a une esthétique unique ainsi que des fonctionnalités et une légèreté », explique Hartmann. « Et nous avons réussi à résoudre les problèmes liés à la formation de structures à emboutissage profond. Les coins – appelés coins de valise – sont assez difficiles. Lorsque nous avons atteint ces objectifs, nous avons vraiment ressenti un sentiment d'accomplissement et avons également montré notre capacité à répondre aux besoins de l'industrie. Cette formabilité aide également le développement de Maezio dans les vélos et autres articles de sport.

Haute performance, volume élevé, faible prix ?

Il est intéressant de noter que tous les programmes de développement actuels de Maezio concernent des biens de consommation produits à des volumes relativement élevés. « Pour les petites pièces comme une semelle intérieure de chaussure ou une housse pour ordinateur portable, vous envisagez des volumes annuels se chiffrant en millions », explique Hartmann. « C'est là que les avantages des composites thermoplastiques entrent en jeu. Avec les thermodurcissables, ce volume était très difficile. Avec nos matériaux, ce n'est pas un problème. Pourquoi pas? En raison des cycles de moulage rapides possibles, généralement mesurés en 1 à 2 minutes, voire en secondes. "Néanmoins, étant une nouvelle startup, nous pensons que notre travail consiste à en apprendre davantage sur ces industries et ces marchés pour mieux comprendre ce dont ils ont besoin et ce que nous devons faire pour répondre à leurs exigences."

Hartmann dit que le sens de « Made in China » est en train de changer. « Il y a ici un fétiche du design qui est très fort, mais il se double d'une volonté de démocratisation. L'objectif est que tout le monde ait accès au style et à la performance. Il cite en exemple le fabricant chinois d'électronique Xiaomi. "Ils sont connus pour produire de l'électronique de haute qualité, mais à un prix inférieur", explique-t-il. « Ils se sont engagés à ne prendre qu'une marge bénéficiaire de 5 % et à viser une large clientèle. Avec Maezio, Covestro CFRTP est en phase avec cette évolution du marché et des produits. Nous permettons aux gens de découvrir les avantages de conception, de performance et de style de vie que les composites ont à offrir, mais sans étiquette de prix Lamborghini. »