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Automatic Fiber Placement Metitalia Tooling

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De nouveaux outils pour les panneaux d’aviation économisent du temps et de l’énergie

Une initiative financée par l’UE a adopté une nouvelle approche en matière de production de grandes pièces composites pour l’industrie aéronautique européenne. Cette approche pourrait à l’avenir être étendue à d’autres secteurs.

Transports et Mobilité

Le projet AFPMeT a conçu et développé un outil de laminage et un dispositif de transfert destinés à la fabrication de panneaux sandwichs de coque latérale d’hélicoptère, géométriquement complexes, par placement automatique de fibres (AFP). L’initiative a également étudié l’effet potentiel du matériau non durci et de l’âme du sandwich sur le laminage AFP et le transfert de la structure alvéolaire non durcie vers l’outil de durcissement. Les chercheurs ont cherché à transférer des coques humides (non durcies) de l’outil de laminage à l’outil de durcissement, tout en maintenant précisément sa position afin d’éviter tout gauchissement et rétrécissement. «Avec ce type d’outil de laminage, les responsables pourront améliorer le processus de fabrication en optimisant les outils pour leur fonction spécifique tout en réduisant le temps de travail. Par exemple, tandis qu’une coque est laminée, la précédente est durcie dans l’autoclave», explique la coordinatrice du projet, Gabriella Caputo.

Des méthodes de production innovantes

L’équipe a également évalué le matériau des outils et les options de configuration en fonction de plusieurs exigences clés. Elle a notamment évalué la faible consommation d’énergie du processus de fabrication des outils et des pièces, l’utilisation de matériaux «verts» ou recyclés et la réutilisation possible des matériaux et des composants des outils. Le consortium a utilisé le moulage à mousse perdue d’aluminium pour produire une ébauche de chaque outil de laminage avant qu’il ne soit usiné pour obtenir la forme finale. L’outil de laminage présente une géométrie complexe et mesure environ 4 m de long, 2 m de large et 1 m de haut. Cette approche a donné de bons résultats: aucune fuite de vide et une réduction du gauchissement de la pièce brute. En outre, elle a réduit la nécessité de recourir à un procédé alternatif tel que le soudage. «Il s’agit d’une technique jamais utilisée auparavant pour ce type d’outil, mais compte tenu de la possibilité de réduire considérablement la quantité de déchets et d’énergie, elle a été jugée intéressante», explique Gabriella Caputo.

Des applications en dehors du secteur de l’aviation

Les chercheurs ont développé un procédé de transfert qui repose sur l’utilisation d’un film et du vide qui réduit la consommation d’énergie. L’outil de polymérisation, qui doit être chauffé dans un autoclave, a été allégé; l’outil de laminage, qui est utilisé à température ambiante, a été alourdi pour répondre aux exigences mécaniques lors du placement automatisé des fibres. «Le transfert doit assurer un positionnement précis de la coquille humide sur l’outil de polymérisation afin d’éviter tout plissement pendant le transfert», souligne Gabriella Caputo. Les partenaires du projet ont également mis au point une méthode fondée sur l’infiltration d’adhésif à prise rapide pour réparer l’outil de laminage et rétablir l’étanchéité autour de celui-ci, certaines fissures découvertes sur la coque l’empêchant de répondre aux exigences d’étanchéité. Selon Gabriella Caputo: «L’outil de laminage est léger et n’est utilisé qu’à température ambiante, avec des exigences d’étanchéité à l’air moins élevées. En revanche, l’outil de polymérisation est destiné à être utilisé à haute température (180 °C) et a des exigences strictes en matière d’étanchéité à l’air.» Le projet AFPMeT profitera aux producteurs de grandes pièces composites complexes; la technologie développée peut être utilisée dans l’industrie aérospatiale pour, par exemple, produire des cloisons pressurisées et des panneaux de fuselage d’avion. Elle trouve également des applications dans la production de grandes antennes composites pour les stations terrestres de satellites et de pièces pour les navires, les trains et le secteur automobile.

Mots‑clés

AFPMeT, laminage, polymérisation, placement automatique de fibres, panneau sandwich, mousse perdue d’aluminium

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