Vers la simulation du procédé d’infusion pour de grandes pièces en composite

Actuellement, les pièces aéronautiques en composite sont fabriquées principalement par un procédé de dépose de bandes pré-imprégnées en raison de la grande rigidité, de la résistance et du comportement en fatigue des résines durcies et des matériaux à teneur en fibres élevée. Néanmoins, les inconvénients de cette technologie sont le coût élevé des matériaux, les contraintes géométriques de mise en forme, la complexité, le coût et le temps de fabrication, et la durée de vie réduite des matériaux. En conséquence, des technologies alternatives basées sur le procédé LCM (Liquid Composites Molding) de fibres sèches font leur apparition. En effet, le but à long terme est de développer des technologies d’infusion pouvant concurrencer les pièces composites pré-imprégnées. Toutefois, les procédés de fabrication ne sont pas encore entièrement industrialisés et reposent aujourd’hui sur des prototypages coûteux du fait du manque d’outils de simulation validés.

Vers une chaîne complète de simulation…

L’objectif scientifique du consortium INFUCOMP est de bâtir une chaîne complète de simulation spécifique à la fabrication de grandes pièces composites pour l’aérospatiale utilisant le procédé d’infusion de résines liquides LRI (Liquid Resin Infusion) et dédiée aux solutions requises par l’industrie aérospatiale européenne. Cette simulation minimisera le recours aux procédés « d’essais-erreurs », longs et coûteux et permettra la fabrication de pièces de haute qualité, plus rapidement et à un coût moindre. Ce projet d’un montant de 5 millions d’euros sur 4 ans va contribuer positivement à un usage plus répandu des composites textiles dans le secteur aéronautique, à une réduction des coûts, à une amélioration des performances, à une augmentation des charges utiles et à une réduction des émissions de carburant. Bien que la recherche projetée porte sur les applications aérospatiales, ces résultats pourront être adaptés à d’autres secteurs.

Une solution de prototypage virtuel de A à Z

L’approche technique utilisée pour la réalisation du projet INFUCOMP a pour but d’obtenir une solution de prototypage virtuel de A à Z, de la conception de la préforme à la fabrication LRI, et d’optimiser le processus pour prédire les déformations de la pièce finale et ses performances mécaniques. Un intérêt plus poussé sera porté au procédé d’infusion. Ce projet couvrira toutes les méthodes communes de type LRI d’usage répandu, actuellement utilisées dans l’industrie aérospatiale, et débouchera sur des technologies autorisant la fabrication économique de structures composites à hautes performances, intégrées et de grande taille. Pour permettre d’atteindre ces objectifs, le programme de recherche européen Framework VII soutient financièrement les 14 partenaires du projet. Le consortium sera dirigé par ESI, pionnier des solutions de prototypage et de fabrication virtuels, de pair avec des partenaires leaders de l’industrie et de la recherche dans les domaines de l’aérospatiale et de l’aéronautique. La solution complète de simulation développée au cours du consortium INFUCOMP s’achèvera avec l’intégration d’un outil logiciel d’estimation des coûts de fabrication fourni par l’Université de Patras.  » Le projet INFUCOMP est un élément essentiel d’un ensemble de solutions pour le développement de matériaux composites intégrés, et représente une opportunité unique de faire évoluer la simulation dans le domaine des matériaux composites et de développer de nouveaux outils en collaboration avec des partenaires leaders de la recherche et de l’industrie aérospatiale « , a déclaré le Dr. Anthony Pickett, directeur scientifique d’ESI GmbH.

Par Marc Chabreuil