CAMX 2018 : Innovations de pointe dévoilées

Je vais couvrir ces temps forts du CAMX 2018 dans le désordre, en commençant par un nouveau matériau composite thermoplastique exposé.

Préimprégné thermoplastique TEXIM

Inman Mills (Inman, SC, USA) a présenté le préimprégné thermoplastique TEXIM, fabriqué à partir de ses produits brevetés fil cœur, où un cœur de fibre de renforcement (ex: fibre de verre) est gainé dans des fibres staple thermoplastiques (TP) filées. Sur la photo à droite, on voit où la gaine TP a été physiquement repoussée, mettant en évidence le cœur fibre de verre. La gaine TP peut être en polypropylène, polyéthylène, polyester, nylon, polycarbonate, polyetherimide, polyphénylène sulfure ou tout autre polymère TP extrudable en fibre staple fine. Le ratio gaine TP / fibre de renforcement peut être adapté aux besoins du composite et les fils cœur composites sont facilement traités via tissage, tricotage ou autres procédés textiles.

TEXIM pourrait offrir un coût inférieur vs autres préimprégnés thermoplastiques grâce à moins d'étapes de traitement – comprenant seulement production de fibres et traitement textile – et permet prétendument une bonne consolidation avec drapage amélioré et conformabilité au moulage par étirage profond. Les tissus préimprégnés verre et thermoplastique TEXIM peuvent être commandés sur mesure pour une épaisseur spécifique, grâce à la capacité de tissage multi-couches, et sont aussi disponibles avec composants tiers ou quatrièmes, comme filaments aramide pour résistance aux chocs.

Pultrusion courbe pour l'automobile

Dans mon blog précédent sur CAMX 2018, je montrais le lancement par L&L Products de pultrusions Continuous Composite Structures (CCS) pour composants automobiles. Ce rapport est un second clin d'œil à la croissance des pultrusions pour l'automobile, mais via des structures courbes. Thomas Technik & Innovation a présenté ses systèmes de pultrusion Radius au CAMX 2018, soulignant la première unité opérationnelle aux USA chez Shape Corp (Grand Haven, MI). Comme décrit dans l'article de CW de juin 2017 « Pultrusion courbe ? », Shape Corp est un fournisseur mondial de rang 1 de composants automobiles métalliques et plastiques, mais son système Radius Pultrusion a été acheté « pour permettre la fabrication de longerons de pare-chocs automobiles ». L'entreprise a été finaliste du prix ACE CAMX 2017 catégorie « Possibilités infinies pour la croissance du marché » pour son utilisation de la pultrusion courbe pour créer des profils creux et fermés hautement ingénierisés. Comme montré ci-dessus, la technologie Radius Pultrusion permet aussi d'utiliser plusieurs types de renforcement dans un seul stratifié sur mesure.

Smart Susceptors Heatcon

Heatcon fournit équipements et services pour la réparation composite. La société a présenté sa technologie de couverture chauffante Smart Susceptor au CAMX 2018, offrant une révolution dans l'application de chaleur pour la réparation et le durcissement composite par chauffage inductif indirect. Les couvertures chauffantes à résistance électrique sont la norme en réparation composite depuis des décennies. Bien que relativement robustes et simples, elles ne peuvent souvent pas atteindre une uniformité de température suffisante sur des structures thermiquement complexes. Elles génèrent de la chaleur uniformément sur la surface, mais les structures complexes n'absorbent pas la chaleur uniformément dues aux densités matériaux différentes et puits de chaleur dans la sous-structure. La technologie Smart Susceptor, elle, transforme les couvertures en technologie active, réduisant la puissance (chaleur) aux zones ayant atteint la température désirée tout en continuant à chauffer les zones plus froides. Ainsi, les puits de chaleur sont atténués, assurant une uniformité de température accrue et dupliquant les conditions de fabrication d'origine pour les réparations et opérations de collage secondaire pour fournir le niveau d'intégrité structurelle requis.

Comment ça marche ? Au lieu que le fil principal de la couverture soit connecté à une source d'énergie pour chauffage résistif, dans le système Smart Susceptor, il est connecté à une source d'énergie inductive haute fréquence. L'énergie est alors transférée électromagnétiquement à un fil chauffant secondaire. Ce fil secondaire utilise un alliage métallique conçu pour avoir une température de Curie à la température de durcissement désirée. La température de Curie est celle où l'alliage perd ses propriétés magnétiques, et donc sa capacité à générer de la chaleur par induction. Ainsi, à la température de durcissement ou séjour désirée, les points chauds arrêtent de chauffer et redémarrent si la température baisse, selon le programme de durcissement entré dans l'unité hot bonder Smart Susceptor. Dans un test de démonstration utilisant un panneau de peau composite complexe renforcé de longerons chapeau, la différence de température entre points les plus chauds et plus froids pendant le durcissement n'était que de 5 °C comparé à 14 °C avec une couverture résistive.

Huntsman fait progresser ressorts à lames, roues, ailerons mince-ply et nanotechnologie

Une grande variété de pièces composites intrigantes étaient exposées au stand Huntsman Advanced Materials. Un ressort à lames automobile produit par MBHA Composites – aussi connu sous le nom ZIUR Composite Solutions (Villareal, Espagne) – utilisé pour poids lourds et fait avec résine époxy Huntsman en procédé de moulage par transfert de résine haute pression (HP-RTM). CW a rapporté sur ressorts à lames fibre de verre faits avec préimprégné époxy et HP-RTM avec résine polyuréthane, mais pas encore sur ressorts à lames époxy/HP-RTM. « Nous avons travaillé avec eux pendant plus d'un an, affinant la formulation époxy pour obtenir la meilleure performance en HP-RTM », dit Matt Pogue, responsable développement commercial Huntsman. Il note que pour ce produit, Tg était considéré mais pas critique. « Mais nous avons un système Tg plus récent et plus élevé pour applications composites près des systèmes d'échappement », ajoute-t-il.

Une autre application composite automobile exposée était une roue monobloc tout PRFC (polymère renforcé fibre de carbone) produite par ESE Carbon. « Les roues composites carbone sont désirées pour performance supérieure et efficacité énergétique améliorée, mais elles sont aussi plus chères, ce qui a été un frein à l'adoption large » explique Carlos Hermida, CEO ESE Carbon. « Notre roue est infusée, ce qui nous donne plus de flexibilité dans le choix de la résine, tout en étant plus rentable pour l'automobile. Nous pourrons produire 25 roues toutes les 3 heures une fois l'usine de Jasper, Géorgie, montée en charge. » ESE Carbon utilise la résine époxy Araldite de Huntsman. « Nous voulions un Tg au-dessus de 200 °C », explique-t-il, « ainsi qu'un bon écoulement pour l'infusion et la capacité d'obtenir une bonne finition cosmétique de surface. »

« Il y a beaucoup d'intérêt pour les roues composites carbone, mais c'est un produit très exigeant avec des exigences haute température et structurelles », dit Hermida. ESE Carbon termine actuellement les tests structurels et de performance incluant tests chauffés. « Nous aurons des roues en tests routiers début 2019 », ajoute-t-il. La cible d'abord aftermarket et modèles performance haut de gamme/faible volume. « Nous continuerons vers modèles plus gros volumes en montant en charge notre fabrication », dit Hermida. Il explique que les roues plus légères ont un effet multiplicateur sur la réduction de poids, « à cause de l'inertie rotationnelle, chaque livre économisée aux roues équivaut à environ 4 livres économisées ailleurs dans la voiture. » Cet attrait reste pour les véhicules électriques dus à leur poids batterie élevé et besoin de compenser ailleurs. »

Une autre pièce remarquable était un aileron PRFC avec logos Airbus, North Thin Ply Technology (NTPT), Decision SA, RUAG, École Polytechnique Fédérale de Lausanne et Université des Sciences Appliquées et Arts Suisse du Nord-Ouest. « NTPT nous a demandé une résine époxy qui fonctionnerait avec leur système de fabrication préimprégné mince-ply pour un aileron démonstrateur production pour avion commercial », relate Kyle Ingram, responsable marketing aérospatial Huntsman. « Nous avons fourni la formulation époxy et NTPT a produit le préimprégné carbone spread tow avec sa méthode propriétaire. La pièce finie a démontré qu'on peut faire une structure aéronef type production avec préimprégné mince-ply. » Ingram ajoute que les coûts des structures préimprégné carbone conventionnelles sont encore trop élevés pour adoption large dans ailes et fuselages d'avions monocouloirs. « Le mince-ply ouvre cette porte, mais il faut prouver qu'on peut atteindre les objectifs de coût et cadence de production. »

CW a aussi parlé avec David Hatrick, VP innovation Huntsman, concernant l'acquisition de Nanocomp Technologies. « Le processus d'intégration de Nanocomp dans Huntsman est presque terminé », explique Hatrick. Il note que Huntsman a priorisé le développement de la fibre de nanotube de carbone (CNT) MIRALON de Nanocomp dans trois domaines principaux :

• Systèmes de chauffage – conductifs et radiatifs (ex: applications automobiles)
• Adhésifs conductifs
• Composites, incluant le programme NASA pour développer une « superfibre » de 2^e génération, encore plus alignée, avec propriétés encore supérieures à la fibre CNT MIRALON actuelle.

Il y a aussi une technologie utilisant la feuille MIRALON comme intercalaire dans stratifiés composites, mais Hatrick dit que ce n'est pas une haute priorité. « Les équipes R&D de Huntsman et Nanocomp se sont bien réunies », dit-il, « et nous avons des jalons très clairs établis. » Hatrick note que le fait que la fibre MIRALON offre la technologie CNT sous forme fibreuse était attractif vs travailler avec des particules. « Notre intention est de l'encapsuler dans la résine ou sous forme stratifiée. » Il note que Huntsman travaille aussi avec Haydale et matériaux graphène. Là encore, l'approche sera d'encapsuler le graphène, le vendant déjà mélangé dans la résine. « Le défi est d'obtenir une bonne dispersion stable pour la durée de la chaîne d'approvisionnement », dit Hatrick. « Il faut avoir une bonne connaissance du matériau et pouvoir monter en charge en production, et aussi offrir un bon support produit. »