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Auteur(s)
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Philippe COGNARD : Ingénieur de l’École supérieure de physique et chimie de Paris - Expert près les tribunaux, - Ancien Directeur commercial à la société Bostik Findley
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le secteur aéronautique fait office de pionnier dans l’utilisation de composites à hautes performances (à base de fibres de carbone, kevlar et verre) assemblés assez souvent par collage, avec des hautes performances et ceci depuis plusieurs dizaines d’années. Cette méthode d’assemblage a en effet été mise à profit et développée en raison de son efficacité, de la solidité des assemblages et de l’allégement des structures qu’elle procure. Ainsi, le secteur aéronautique est à l’origine de nombreuses innovations que ce soit pour la formulation de nouveaux adhésifs, le développement de procédés de mise en œuvre, de méthodes de tests des assemblages collés ou de matériaux de construction (nids d’abeilles).
L’utilisation de matériaux composites dans la construction aéronautique a débuté vers 1970. Depuis, la proportion de pièces composites a rapidement progressé, en nombre et en importance, d’abord sur les avions militaires, puis sur les avions civils à partir du début des années 1980.
Le secteur aéronautique reste novateur dans ce domaine et doit être considéré comme une source de transferts de technologies vers les autres secteurs industriels, notamment l’automobile, la construction navale, l’armement, la mécanique.
Dans le secteur automobile, également, le nombre de pièces en matériaux composites s’est fortement accru depuis 1980.
L’une des toutes premières utilisations massives de pièces composites dans l’automobile en Europe a été la Renault Espace en 1984, dans laquelle tous les panneaux de carrosserie étaient en matériaux composites — polyester renforcé de fibres de verre, — soit moulé par compression, soit injecté — qui étaient collés ou boulonnés avec des inserts, sur une caisse squelette métallique.
Les pare-chocs anciens en métal ont été remplacés à partir de 1972 par des boucliers en SMC (Sheet Moulding Compound), comme sur la Renault R 5, et ces boucliers et pare-chocs en composite ont ensuite évolué vers des pièces composites en deux parties avec renforts assemblées par collage.
L’utilisation de pièces en plastiques et en composites entraîne la nécessité d’assembler soit par collage, soit par des inserts métalliques noyés dans la résine et qui permettent ensuite d’assembler par vis et boulons.
L’utilisation de plastiques et composites augmente aussi dans le secteur des transports ferroviaires, principalement dans le métro, ce qui implique le recours au collage des composites dans ces secteurs également.
Le lecteur pourra se reporter utilement à l’article Collage des composites. Caractéristiques et choix des adhésifs et dans lequel il trouvera des informations techniques, des listes de fournisseurs d’adhésifs, de matériels, de services, des normes ainsi que des sources d’informations (sites Internet, organismes de normalisation ou centres de compétences).
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Construction aérospatiale
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3. Construction ferroviaire
Les composites y sont encore modérément utilisés car, dans le domaine des chemins de fer, il n’est pas besoin d’alléger les wagons. Par contre, les métros et tramways, qui demandent de fréquents arrêts, donc des démarrages fréquents, constituent un bon marché pour les matériaux composites.
Citons simplement quelques utilisations de pièces composites collées :
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Portes d’accès en panneaux-sandwichs avec des peaux en composites polyester-verre ou en aluminium collées par des adhésifs époxydes sur âmes en nids d’abeilles aluminium comme par exemple les portes de wagons de métro et RER (figure 17). Légères, elles permettent l’ouverture et la fermeture rapides avec motorisation. Un profilé en alliage léger encadre la porte et sa baie vitrée. La partie pleine de la porte est constituée d’un nid d’abeilles aluminium – Aéroweb ou Nomex – plaqué par collage à chaud de deux revêtements en alliage léger. Un revêtement décoratif à base de mélamine est collé sur la face intérieure de la porte par un adhésif époxyde pâteux. Le rôle du profilé en aluminium est, d’une part, de servir de support au montage des divers accessoires de la porte et, d’autre part, de protéger et d’obturer les chants du nid d’abeilles. L’Office des transports londoniens prévoit pour ces portes une longévité égale à celle des voitures elles-mêmes, soit 35 ans de service quotidien sans ménagements ;
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Nez de motrice en stratifié plastique renforcé de verre (PRV) ou en panneaux sandwichs cintrés, comportant des renforts éventuellement collés avec des adhésifs époxydes (ou polyuréthanes) :
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Cabines de locomotives. Le LOK 2000, produit en série pour les chemins de fer suisses, a une cabine de conduite en PRV sandwich, assemblée par collage avec un adhésif Araldite époxyde à deux composants. Les assemblages doivent être très rigides ; ils doivent résister aux chocs (animaux sur la voie), à la fatigue, et présenter une longue durabilité, avec des températures de service de – 40 oC à + 80 oC ;
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Panneaux de toitures, sandwichs, parfois collés sur la carcasse du wagon ;
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Cloisons intérieures en panneaux sandwichs, avec âmes en nida aluminium ou Nomex, collées...
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Construction ferroviaire
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Catalogues techniques de la société Vantico (maintenant Huntsman Chemicals) – Notices de collage des composites.
-
(2) - * - Catalogues techniques de la société Hexcel Composites – Composite materials for aerospace industry (2001).
-
(3) - * - Loctite Aerospace – Product selection guides – aerospace adhesives (2001).
-
(4) - ARMSTRONG (K.), BARRETT (R.T.) - Care and repair of advanced composites. - SAE International, USA.
-
(5) - * - Documentation technique, ITW Plexus, USA (2002).
ANNEXES
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1 À lire également dans nos bases
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2 Normes et standards
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3 Annuaire
- 3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive) 3.1.1 Adhésifs pour matériaux composites
- 3.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
- 3.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
- 3.4 Laboratoires – Bureau d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
3.1.2 Pompes de mélange et extrusion
3.1.3 Matériel de traitement de surfaces
3.1.4 Robots applicateurs
3.1.5 Pistolets à deux composants
3.1.6 Matériel de durcissement, étuves, autoclaves
1 À lire également dans nos bases
COGNARD (P.) - Collage des composites : caractéristiques et choix des adhésifs. - [AM 5 220] Traité Plastiques et Composites (2004).
GIOCOSA (A.) - Les composites dans l'industrie automobile. - [AM 5 600] Traité Plastiques et Composites (1999).
VALERSTEINAS (P.) - Projet Mosaïc : structure automobile en composites et aluminium. - [AM 5 605_10_1998] Archives matériaux (1998).
CINQUIN (J.) - Les composites en aérospatiale. - [AM 5 645] Traité Plastiques et Composites (2002).
GUILLEMOT (J.-M.), GRUNEVALD (Y.-V.) - Les composites...
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