Bibliographie & annexes
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En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN 13121-1 (M88-557-1) du 01/10/2003 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN 13121-1 de septembre 2021 : Réservoirs et récipients en PRV pour applications hors sol - Partie 1 : matières premières - Conditions de spécifications et conditions d'utilisation
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2109 (Septembre 2021).
RÉSUMÉ
La projection simultanée est une technique de fabrication de pièces en matériaux composites, associant des fibres de verre coupées qui constituent les renforts, et de la résine liquide réactive qui forme une matrice. Ces deux matières mélangées sont projetées vers un moule pour y créer une couche compacte. Cette opération est essentiellement manuelle et permet la fabrication de pièces aux formes et dimensions variées. Malgré plusieurs voies d’amélioration techniques, les contraintes de préparation et de mise en œuvre de la résine rendent ce procédé peu productif et assez mauvais candidat à une robotisation industrielle.
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Simultaneous projection is a fabrication technique of composite material parts combining chopped glass fibers constitutive of the reinforcements and liquid resin constitutive of a matrix. These two mixed materials are projected into a mould in order to create a compact layer. This operation is essentially manual and allows the fabrication of parts in varying shapes and sizes. In spite of the existence of several technical improvement methods and due to the constraints regarding the preparation and use of resin this process remains low-productive and little suitable for industrial robotization.
Auteur(s)
-
Donald HEARN : Ingénieur d'études
INTRODUCTION
La projection simultanée est une technique de fabrication de pièces en matériaux composites qui apporte, ou projette, simultanément les deux composants de base de ces matériaux ; les renforts sous forme de fibres coupées et la matrice sous forme d'un jet de résine liquide réactive. Ce flux de matières mélangées est dirigé vers l'empreinte d'un moule pour créer une couche compacte.
Dans son principe, ce procédé produit un matériau qui s'apparente à celui obtenu par le moulage au contact et peut être considéré comme une étape vers l'industrialisation avec des gains de productivité substantiels.
Dans la stricte application de la technique, les renforts sont uniquement des fibres coupées et les pièces sont issues de moules ouverts, caractéristique qui a obligé une évolution de la pratique afin de répondre aux exigences actuelles en matière d'hygiène et de sécurité.
S'agissant essentiellement d'une opération manuelle, le procédé se prête à la fabrication de tout type de pièce dont la forme est relativement ouverte soit en creux, soit en bosse et dont toutes les surfaces peuvent être atteintes en ligne droite à partir du pistolet.
Néanmoins, des formes fermées continues comme des tubes ou des cuves sont réalisables moyennant un moule astucieusement démontable.
La projection simultanée fait ses premières pas dans les années 1950 en réponse aux demandes particulières d'après-guerre ; premièrement, un intérêt croissant auprès du public et de l'industrie pour ces nouveaux matériaux composites à base de fibres de verre et de résines polyester qui avaient déjà fait leurs preuves, et deuxièmement, la fébrilité de la demande en produits de première nécessité, d'équipement et de loisirs.
La projection de matière, par exemple un mortier de sable et de ciment sur une ossature métallique, avait été exploitée pendant la guerre 1939-45 avec la construction de grandes pièces à parois minces telles que des caissons et des barges qui avaient fait preuve de rapidité et de solidité. Par ailleurs, la peinture au pistolet, mue par l'air comprimé, avait bénéficié d'avancées techniques développées grâce à l'énorme effort d'industrialisation au cours de cette période.
Quiconque ayant fabriqué des pièces en matériau composite par moulage au contact s'aperçoit que la préparation de la résine avec son système catalytique puis sa mise en œuvre est un frein à la rapidité d'exécution et donc à la productivité. Le pistolet à peinture classique est donc vite mis à contribution, moyennant quelques modifications, pour la préparation de la résine (mélanger la résine avec son système catalytique) et l'appliquer sur les renforts à fibres de verre de type mats et/ou tissus placés au préalable dans un moule.
En ajoutant un dispositif léger et performant pour couper les fibres de verre et les orienter vers le moule, le simple pistolet à peinture devient un véritable outil à produire de la matière première complète de la future pièce et ouvre la voie vers une fabrication semi-industrielle des composites.
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Évolutions du procédé
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3. Contexte actuel
La pression législative pour rendre les activités industrielles au sens large plus propres est considérable en termes économiques. Elle touche aux gaz à effet de serre, aux composés organiques volatils (COV) qui peuvent abîmer la couche d'ozone, à la protection des ouvriers contre les effets à long terme de l'exposition quotidienne aux produits nocifs sans parler des conséquences de l'action REACH.
Les matériaux composites sont concernés de près ou de loin par toutes ces mesures et la réflexion est continue concernant les dispositions les plus efficaces à prendre. Dans un début de réponse à cette préoccupation grandissante des aspects du travail qui touchent à l'environnement, à l'écologie et à la santé, l'industrie des composites a amorcé une démarche qui cherche à réduire, voire supprimer, la fabrication de pièces par la voie dite « moule ouvert ». Toutes proportions gardées, l'activité composite a un faible impact sur le bilan des émissions globales.
Il s'avère que la projection simultanée est particulièrement visée dans ce contexte car reconnue par la profession comme étant la plus « émettrice » de COV en comparaison avec les autres procédés de travail en moule ouvert pour une pièce donnée.
Le gel-coatage de moule, opération commune à bon nombre de techniques de moulage, souvent pratiqué au pistolet, est aussi une source importante d'émissions de COV.
Cette action, engagée depuis quelques années déjà pour passer aux technologies en moule fermé fait appel à d'autres techniques de manipulation de la matière première dont les conséquences positives ont poussé à approfondir la réflexion. En effet, l'expérience acquise sur pièces produites en moule fermé montre que la résine est employée à meilleur escient conduisant ainsi à des économies de matière à performances mécaniques égales, voire meilleures, qui compensent les coûts de production supérieurs.
Ce constat met en relief un inconvénient récurrent de la projection simultanée, à savoir la difficulté à produire des pièces moulées à épaisseur rigoureusement constante par une technique manuelle. Même les opérateurs les plus expérimentés ne peuvent pas toujours satisfaire les exigences de tolérance les plus strictes.
Pour cette raison, la...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KARDOS (J. L.) - Critical issues in achieving desirable mechanical properties for short fibre composites - . Pure & Applied Chemistry Vol. 57 No 11 pp 1651- 1657 1985.
-
(2) - * - Communication privée et de la société Hermex S.A. F45270-Bellegarde concernant des essais mécaniques pour comparer un matériau mats fibres coupées/résine polyester avec un matériau similaire obtenu par projection simultanée (PS).
Salon international JEC, Paris : tous les ans fin mars/début avril à la Porte de Versailles. Le plus grand salon dédié aux matériaux composites rassemblant producteurs, transformateurs et fournisseurs.
Salon Composites Europe, Allemagne : tous les ans (depuis 6 ans) à l'automne.
HAUT DE PAGE
NF EN 13121 1-4 - Mai 2004 - Réservoirs et récipients en PRV pour applications hors sol. La partie 3 concerne le calcul des structures. - -
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Installations classées pour la protection de l'environnement ICPE. La réglementation et la nomenclature en vigueur selon le Code de l'environnement.
http://installationsclassees.ecologie.gouv.fr
Directive européenne N˚ 1999/13/CE du 11 mars 1999 et sa modification Directive N˚ 2008/112/CE du 16 décembre 2008 concernant la réduction des émissions de COV dans l'atmosphère.
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