Des composites aéronautiques de grande qualité grâce aux esters de cyanate
Les composants destinés aux modules de refroidissement des avions sont exposés à des conditions extrêmes, avec des températures allant de 0 à 240° C. Le projet HITEMCOMFIL (Manufacturing of high temperature composite parts for air cooling unit (e.g. cyanate ester / carbon fibres) by filament winding) a tenté de remplacer les alliages métalliques des gaines (partie d'un rotor) par des esters de cyanate. À la différence des résines époxy traditionnelles, les esters de cyanate sont des résines polymères durcissables par la chaleur pouvant résister à de fortes températures. Leurs propriétés sont dès lors particulièrement prisées. Ces matériaux composites autorisent une réduction du poids de la structure et de grandes vitesses de rotation à des températures élevées. La gaine fait partie d'un ensemble composé de plusieurs éléments à base de différents matériaux, dont le noyau d'acier et les aimants. Le faible coefficient de dilatation sous l'effet de la température des esters de cyanate limite l'expansion de la gaine, ce qui permet de fixer les aimants à une position donnée. Cela permet en outre un entrefer plus régulier et un meilleur rendement du rotor. Les chercheurs ont utilisé l'enroulement filamentaire pour fabriquer les composites structurels, tout en gardant à l'esprit le fait que cette résine est très exigeante en termes d'absorption d'humidité et de contrôle de la chaleur pendant le processus. Ils ont ainsi privilégié la modélisation et la mesure des pressions résiduelles qui se forment dans la gaine au terme de l'enroulement. L'équipe a également obtenu des informations sur l'influence d'une précontrainte du filament sur les propriétés de la pièce finie. Une analyse détaillée des processus chimiques et physiques pendant le durcissement a permis de réduire le vide d'environ 80 %. Cela a permis d'obtenir des pièces en composite de grande qualité offrant des propriétés thermiques exceptionnelles à haute température. La combinaison des résines à base d'ester de cyanate et des filaments précontraints en un même procédé rend cette méthode exploitable pour la fabrication de divers produits exposés à de fortes charges. Les esters de cyanate conviennent aux cuves de réacteur, aux conduites en pression, aux roues de volant et aux bloc-moteurs. Le projet HITEMCOMFIL élargit ainsi la gamme de produits à base d'esters de cyanate, rendant ainsi des éléments composites accessibles à des domaines autres que l'aérospatiale.
Mots‑clés
Avion, composites, esters de cyanate, polymère durcissable par la chaleur, HITEMCOMFIL, fortes températures
