« L’innovation redevient possible en soudure ! »

Techniques de l’Ingénieur : Delphine Mathilde COSME, quels sont les principaux avantages à l’utilisation des plastiques dans l’assemblage industriel ?

Delphine Mathilde COSME : L’utilisation classique des matières plastiques permet d’alléger les pièces. C’est une alternative aux matériaux de forte densité offrant de nombreuses possibilités et une simplification des process. En fonction du choix de la famille de plastique, il est possible d’innover dans les formes, l’esthétique, l’assemblage et même de combiner des fonctions impossibles à réaliser auparavant.

Si on se restreint à la soudure des thermoplastiques que je considère comme un collage, cet assemblage est aussi résistant qu’une soudure en métal. Il convient donc de réhabiliter cet assemblage dans le monde industriel.

La tendance à venir est au collage. Les colles composées en majorité de polymères avec des qualités très diverses et peut donc supprimer de nombreuses étapes en production et simplifier les pièces. Et, contrairement à un assemblage par vis, les contraintes mécaniques sont réparties uniformément sur le plan de joint. Grace à cette propriété, il possible de soulever un camion de 30 tonnes avec une sangle assemblée par collage et sans couture.

L’analyse fonctionnelle d’un objet ou d’un assemblage est indispensable. Mais, toutes les fonctions sont difficilement réalisables par un matériau unique. Chaque matière plastique ayant des propriétés spécifiques par familles. Il faut donc combiner plusieurs familles, soit en créant de nouveaux matériaux qui les combinent, soit en les superposants par collage (laminage, calendrage, contre-collage, coextrusion, ….).

Techniques de l’Ingénieur : Leur usage va donc croissant ?

Delphine Mathilde COSME : Oui, surtout dans le collage et la combinaison de différentes technologies. Des assemblages impossibles hier sont devenues possibles aujourd’hui, notamment à travers les nouvelles formulations qui permettent l’adhésion sur tout type de matériaux, un meilleur séchage, un mode de pose facilité, des temps d’utilisation mieux adaptés à chaque application. L’avènement des robots y est pour beaucoup, il facilite la dépose de joint et le mélange des composants en ligne pour les grandes et moyennes séries.

Le plus difficile dans le collage est de maîtriser le process, du stockage des colles jusqu’à la fin du séchage ou de la réaction chimique. En cas de manque de vigilance ou de connaissance, les défauts peuvent être découverts plusieurs semaines après une fabrication. Cette anecdote est arrivée à un constructeur automobile qui après 15 jours de fabrication découvre que tous les panneaux de toit s’arrachaient aux tests. L’origine de ce défaut est simplement due aux conditions atmosphériques qui ne permettent pas toujours de finir la réaction chimique. Les voitures sont désormais mises sous chapiteau à une température contrôlée pendant 36h dès la sortie de la ligne de production avant d’être entreposé sur le parc.

Dans le domaine des soudures des thermoplastiques, les spécialistes sont partis à la retraites sans passer le relais. La chaudronnerie plastique et la maintenance industrielle sont en plein essor et manque de personnel et de formation. C’est un secteur qui recrute.

Quant aux soudures par haute fréquence, ultra son et thermique des feuilles et des films, je ressens une baisse d’intérêt dans notre pays. Beaucoup de machines et de productions sont partis dans les pays du Maghreb ou en Chine. Seules subsistent en France, les machines de soudure intégrées dans des lignes de production complexes avec d’autres technologies d’assemblage, de conditionnement, de stérilisation… rares sont les usines ayant un parc de machines haute fréquence sans difficultés.

Techniques de l’Ingénieur : Quelles sont les innovations dans ce domaine ?

Delphine Mathilde COSME : L’introduction du laser dans les soudures des plastiques est l’innovation la plus importante de ces dernières années. J’ai fait les premiers essais en 1992, mais il faudra encore attendre 10 à 15 ans pour un usage plus banalisé. Le laser permet la soudure des thermoplastiques techniques et d’autres matériaux complexes, en 3D.

Dans les technologies telles que la soudure par haute fréquence ou par ultra-son, le manque de formation, les contraintes et les limites sclérosent l’innovation. La soudure par haute fréquence demande des matériaux polaires et se limitent aux épaisseurs inférieures à 5mm et les ultra-sons obligent une conception de pièce et un process adapté. Non sans contrainte, le laser exige un matériau transparent et l’autre opaque pour le faisceau. Pour l’instant, l’investissement est lourd et n’est rentable que pour les très grandes séries. La précision des soudures est redoutable, et leur esthétique va pouvoir enfin évoluer pour certaines applications : l’innovation redevient possible en soudure !

Les pièces devenant de plus en plus techniques, les industriels n’auront pas d’autres possibilités que d’assembler des plastiques et d’autres matériaux les uns aux autres pour superposer les fonctions spécifiques de chacun d’entre eux. L’avenir est donc dans le collage, le laminage, le contre-collage, ou aux multi-matières dans l’injection, le rotomoulage, l’extrusion, le calandrage, l’extrusion-soufflage…