De l’optimisation des masses grâce aux matériaux composites
Les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique et du spatial ne sont pas soumis aux mêmes contraintes en terme économique, mécanique ou de tailles de pièces. Cependant, ils sont tous concernés par la question de la diminution des masses, qui engendre mécaniquement une réduction des coûts de carburant mais également un impact environnemental considérable.
Les rivets en polymère à mémoire de forme : une solution intelligente pour diminuer les masses
S’appuyant sur cette démarche, les matériaux composites ont fait leur apparition au cours des années 1950. Issus d’un assemblage d’au moins deux matériaux non miscibles (avec une forte capacité d’adhésion), ils déploient de nouvelles propriétés que leurs éléments constitutifs ne possèdent pas seuls. Formés d’une matrice organique (résine thermoplastique ou thermodurcissable) et de renforts (fibres ou charges), ces composites proposent de nombreux avantages :
- Gain de masse : comparés aux métaux, les composites ont une faible masse volumique. La quantité d’atomes par unité de volume est moins importante, conférant ainsi un poids moins important ;
- Sécurité renforcée : la nature fibreuse du matériau s’oppose à des ruptures brutales ou à des propagations de fissures ;
Absence de corrosion ; - Fabrication simplifiée : grâce à la modélisation 3D et à la fabrication additive ;
- Marges de sécurité confortables mais suffisamment minimale pour rester compétitif ;
- Comportement phonique : il permet de réduire les bruits de moteur ;
- Possibilité de recyclage de certains matériaux.
Les réductions de coûts induits par l’utilisation des pièces composites
Dans le secteur aéronautique, l’utilisation de pièces composites, en remplacement d’alliages métalliques, permet d’obtenir une diminution de 20% du poids d’un avion. Ajouté à l’intérêt du gain de masse, le coût d’exploitation devient plus rentable grâce au recours à des pièces plus résistantes à la fatigue et aux dommages et pouvant être réparées.
La simplification des pièces par intégration des fonctionnalités permet également de réduire le coût global. En effet, il existe aujourd’hui des composites intelligents, combinant tous les avantages mentionnés ci-dessus à une ou plusieurs propriétés propres. Globalement, l’utilisation de ces composites offrent ainsi d’autres avantages sur le plan de la réduction des coûts même si le prix de revient des composants de base reste encore élevé.
Les autres particularités des composites dans le secteur de l’aéronautique et du spatial
PolymerExpert développe actuellement des prototypes de rivet en polymère à mémoire de forme, plus légers et plus rapides à assembler que les rivets en acier. L’utilisation de ces rivets innovants est particulièrement intéressante en aéronautique. La substitution des 1,6 millions de rivets en acier d’un Airbus 340 par des rivets en polymère à mémoire de forme réduirait de plus d’une tonne la masse de l’avion.
Ces rivets en polymère à mémoire de forme sont très faciles à assembler. Ils changent de forme de manière irréversible en quelques secondes à une température voisine de 80°C.
