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Net-shape joining technology to manufacture 3D multi-materials components based on metal alloys and thermoplastic composites

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Fabriquer des joints multi-matériaux pour les voitures et les avions du futur

Grâce à une nouvelle technologie de fabrication des joints, des matériaux de pointe permettent d’atteindre de meilleures performances à moindre coût.

TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES

© aapsky, Shutterstock

Les matériaux polymères renforcés de fibre de carbone (PRFC) font partie des technologies de pointe utilisées dans les industries automobile et aérospatiale. Cependant, la manière dont ils sont fabriqués et assemblés peut compromettre leurs performances potentielles. «Les systèmes d’assemblage traditionnels ne suffisent pas à garantir les meilleures performances possibles des matériaux dans les produits finis. L’utilisation de nouvelles technologies d’assemblage avancées et l’intégration d’une conception multi-matériaux dans la chaîne d’assemblage peuvent améliorer ces performances», déclare Mme Pilar Rey, coordinatrice du projet ComMUnion. Le projet ComMUnion combine plusieurs technologies innovantes dans un processus d’assemblage dirigé par robot qui permettra une fabrication rentable de matériaux 3D haute performance en métal et en PRFC. Grâce au système ComMUnion, il est possible d’atteindre jusqu’à 30 % d’amélioration des performances dans le secteur automobile ou, alternativement, de maintenir un niveau de performance équivalent tout en réduisant le poids du véhicule. Cela présente des avantages aux niveaux environnemental et fonctionnel. La fabrication nécessitant moins de métal, cela diminue l’impact sur l’environnement, tandis que la réduction du poids entraîne une réduction de la consommation de carburant et donc des émissions de GES. «Cela se traduit par une réduction de 10 à 15 % de l’empreinte carbone et une réduction de 10 % de l’impact global sur l’environnement», déclare Mme Rey. Suite aux développements du projet dans les technologies aérospatiales, un nouveau domaine de recherche a été lancé pour mettre en œuvre les technologies ComMUnion dans les aéronefs du futur.

La chaîne de montage du futur

L’un des développements technologiques est la tête laser de conditionnement de surface, utilisée pour la texturation et le conditionnement à grande vitesse de la surface des composants métalliques 3D. «Les motifs de surface sont produits par balayage laser polygonal à grande vitesse associé à un deuxième axe de déviation qui permet d’obtenir des interfaces 3D PRFC/métal extrêmement efficaces», explique Mme Rey. Grâce à l’utilisation de la tête laser à couches, l’équipe a produit des joints atteignant une résistance comparable à celle obtenue avec des adhésifs à haute résistance. Ce nouveau système de fabrication à grande vitesse permet de produire des matériaux PRFC sous forme de ruban, de différentes longueurs et largeurs, augmentant ainsi la productivité, la flexibilité et la qualité. Le système ComMUnion ajoute également un système auto-adaptatif capable d’ajuster le processus de jointure en apportant des modifications incrémentielles pour assurer la qualité et la précision maximales du processus. La production de PRFC est généralement un processus coûteux, principalement à cause du coût des matières premières. L’approche de ComMUnion consiste à utiliser ces matériaux uniquement lorsque cela est nécessaire, plutôt que d’essayer de remplacer la totalité d’un composant métallique par une version composite multi-matériaux. Cela réduit également les coûts. «Il existe un manque de connaissances en ce qui concerne ces matériaux et leur fonctionnement dans les composants multi-matériaux. Comprendre et appliquer les connaissances relatives aux PRFC à la conception multi-matériaux réduira le temps nécessaire pour mettre en œuvre ces solutions», déclare Mme Rey.

Des matériaux avancés

Le projet a fait fonctionner deux systèmes pilotes pour les secteurs de l’automobile et de l’aéronautique afin de démontrer l’évolutivité du processus d’assemblage avec différents métaux (titane et acier à haute résistance) et des PRFC. Les prochaines étapes du projet ComMUnion consisteront à continuer à diffuser et à exploiter les résultats, en collaboration avec des partenaires ou en interne. Cela implique de solliciter un nouveau financement pour de nouveaux projets ou de participer à des initiatives de regroupement promues par la Commission européenne. On peut citer par exemple le projet DIMOFAC, dans le cadre duquel certains partenaires de ComMUnion continueront à explorer ces technologies, ou le Common Dissemination & Exploitation Booster, à travers lequel un groupe de projets, même une fois terminés, continuent à exploiter leurs résultats pour atteindre de nouveaux objectifs.

Mots‑clés

ComMUnion, industrie aérospatiale, automobile, robotique, technologies, métaux, fibre de carbone

Informations projet

N° de convention de subvention: 680567

État

Projet clôturé

  • Date de début

    1 Decembre 2015

  • Date de fin

    31 Mai 2019

Financé au titre de:

H2020-EU.2.1.5.1.

  • Budget total:

    € 5 917 391,82

  • Contribution de l’UE

    € 4 863 011

Coordonné par:

ASOCIACION DE INVESTIGACION METALURGICA DEL NOROESTE