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Auteur(s)
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Alain DESSARTHE : Ingénieur Responsable du service Conception-industrialisation des polymères et composites du Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Pour concevoir une pièce mécanique, on peut choisir parmi les matériaux traditionnels (métal, bois) mais aussi parmi les matériaux organiques de synthèse dont les caractéristiques sont chaque jour améliorées. Ces derniers trouvent de plus en plus d’applications mécaniques car ils présentent souvent des avantages très intéressants tels que la légèreté, la tenue à la corrosion, la facilité de mise en œuvre permettant d’intégrer plusieurs fonctions dans une pièce monobloc, l’autolubrification, l’isolation, la tenue à la fatigue, mais ils ont aussi parfois des comportements radicalement différents de ceux des métaux notamment sa résistance au feu, sa dureté, sa souplesse. Il faut donc penser plastique ou penser composite dès le début de l’étude d’un nouveau produit pour exploiter au mieux leurs caractéristiques et comparer avec une solution métallique.
Cet article résume les propriétés et méthodes de mise en œuvre des plastiques et composites, les principes de calcul dimensionnel, les techniques d’analyse et de contrôle ainsi que la démarche de conception illustrée par quelques exemples.
Pour plus de détails, le lecteur se reportera au traité complet Plastiques et Composites consacré aux plastiques, à la plasturgie et aux composites, ainsi qu’à l’article plus spécialisé sur la conception des produits industriels dans le traité L’entreprise industrielle.
Contrairement aux matériaux métalliques, il n’y a pas de normalisation assurant une valeur précise aux caractéristiques des polymères. De ce fait, il peut y avoir des différences d’un tableau à l’autre pour une même famille de polymères.
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Généralités6. Règles de conception. Exemples
6.1 Remarques spécifiques sur le cahier des charges fonctionnel
Avant de concevoir une pièce, il est primordial de définir ses fonctions le plus précisément possible en rédigeant un Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF), défini par la norme NF X 50-151 comme étant un document par lequel le demandeur exprime son besoin en terme de fonctions de services et de contraintes. Pour chacune d’elles sont définis des critères d’appréciation et leurs niveaux, assortis cependant d’une flexibilité. On peut alors entamer une action de type analyse de la valeur.
Le tableau 19 donne la base de rédaction d’un tel cahier des charges.
HAUT DE PAGE6.2 Critères de choix matériau/procédé
Il est primordial de choisir les matériaux et la mise en œuvre en parallèle. On ne peut pas sélectionner d’abord une matière, puis examiner plus tard le choix du procédé de fabrication car des différences importantes de caractéristiques sont possibles. Par exemple, un matériau défini par résine polyester – fibres de verre peut avoir une résistance à la rupture de 150 MPa s’il est moulé au contact et 1 500 MPa s’il est mis en œuvre par enroulement filamentaire.
Une présélection de matière peut être faite par analyse d’application similaire déjà existante. Par exemple un support, rigide et léger, de siège d’avion devant tenir au feu et fabriqué à 500 exemplaires, est fabriqué par stratification en polyimides avec des fibres de carbone (sans charges).
Le choix de la technique de moulage sera fait à partir de critères géométriques et dimensionnels, de l’importance des séries et de la nature de matière pressentie. Les tableaux 20, 21 et 22 permettent de faire ces choix.
HAUT DE PAGE6.3 Règles géométriques
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ANNEXES
HAUT DE PAGE
Centre technique des industries mécaniques, département Plastiques et Composites (CETIM)
École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines de Douai
Institut des matériaux composites
Laboratoire de recherches et de contrôle du caoutchouc et des plastiques (LRCCP)
Pôle de plasturgie de l’Est
Pôle européen de plasturgie
HAUT DE PAGE3 Revues périodiques françaises
Annuaire France-Plastiques et Annuaire France-Composites
Caoutchoucs et Plastiques
Composites....
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