Une technologie à micro-ondes pour traiter les matrices composites
La production massive de composants légers à des coûts compétitifs est devenue un impératif pour certains secteurs industriels comme l'automobile ou le secteur ferroviaire. Parallèlement, les petites et moyennes entreprises (PME) qui fabriquent les composants à partir de ces matrices sont confrontées à la compétition croissante des pays à coûts salariaux plus faibles. C'est dans le cadre du projet MU-TOOL («Novel tooling for composites curing under microwave heating») que des chercheurs financés par l'UE ont développé des techniques de chauffage par micro-ondes permettant de réduire le temps et les coûts de production de ces matériaux tout en diminuant significativement la consommation d'énergie. Leurs travaux se sont plus particulièrement focalisés sur l'utilisation d'une couche absorbante micro-ondes positionnée sur la surface interne d'un outil céramique. Le matériau céramique étant transparent aux micro-ondes, l'énergie électromagnétique atteint directement la couche absorbante qui la convertira en chaleur sans avoir à chauffer l'ensemble de l'outil céramique. Cette énergie calorifique est transférée à la pièce composite de manière plus efficace tout en réduisant les émissions et les pertes d'énergie. Les chercheurs ont sélectionné la cordiérite comme céramique à base d'alumine pour la pièce composite en raison de son usinabilité et de son coefficient d'expansion thermique (qui doit être faible pour minimiser les distorsions dues à la chaleur). Pour la couche absorbante de micro-ondes, ils ont choisi la poudre de ferrite F100b. Les partenaires du projet testent actuellement plusieurs combinaisons de cordiérite et de particules de ferrite dans différentes solutions et différents agents de surface et utilisent la technique de freeze-casting (moulage à froid) pour former les échantillons sélectionnés. Plusieurs expériences destinées à optimiser l'absorption des micro-ondes et la distribution subséquente de la température et donc les propriétés mécaniques de l'outil, sont actuellement en cours. Les chercheurs étudient par ailleurs la possibilité d'une pulvérisation thermique de la poudre de ferrite sur la surface des céramiques. Les chercheurs ont réussi à modéliser la chambre de confinement micro-ondes et démontré la nécessité d'un rayonnement électromagnétique uniforme pour obtenir un traitement efficace des pièces composites. Pour la démonstration de leur technologie, ils ont choisi une pièce de fuselage et une coiffe de frein et déterminé les besoins d'usinage pour chacune de ces pièces. Les partenaires du projet sont bien partis pour apporter au secteur des transports, une technologie de polymérisation des pièces composites par micro-ondes rentable et efficace. La diminution des temps et des coûts aura un impact majeur pour toutes les petites et moyennes entreprises travaillant dans le secteur des pièces composites. Et, la réduction de la consommation d'énergie nécessaire entraînera de fait, une réduction de l'impact environnemental du processus, une question de plus en plus prégnante pour l'Union européenne, ses entrepreneurs et les consommateurs.
