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EnglishNOTE 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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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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1. Matériel de projection simultanée
La projection simultanée est mise en œuvre au moyen d'un ensemble mobile autonome composé d'un pistolet, muni de son coupeur de fibres, et généralement attaché au bout d'un bras manipulateur lui-même solidaire d'un bâti qui rassemble le matériel nécessaire au bon déroulement de l'opération :
-
les pompes doseuses pour la résine, le catalyseur et l'accélérateur (facultatif) pour assurer une préparation précise et constante ;
-
les conteneurs appropriés pour ces fluides ;
-
une gestion informatique de l'action de la machine (facultatif) ;
-
un système de rinçage à l'acétone pour un équipement à mélange interne ;
-
un réchauffeur de résine (facultatif).
Cet ensemble constitue la « machine à projeter ».
Au cours des années, les pistolets et leur équipement de service ont évolué lentement pour atteindre aujourd'hui un niveau plutôt stable. Dans le contexte réglementaire actuel (et qui ne peut que se durcir), il est peu probable que la projection manuelle n'évolue plus de manière significative.
Un pistolet à usage général à mélange interne est présenté 1. La partie supérieure du pistolet reçoit le système de coupe qui dirige le faisceau de fibres vers le moule. La sortie de résine est située juste au-dessous du guide fibres.
1.1 Pistolet
Le pistolet doit remplir deux fonctions :
-
la distribution de la résine dans un mode préétabli par l'opérateur, souvent selon une procédure formelle ;
-
la projection des renforts coupés vers le moule.
Une première fonction du pistolet est le contrôle du débit d'une résine polyester catalysée homogène. Quand l'opérateur actionne la gâchette, les fluides doivent instantanément sortir pulvérisés de la buse tout comme la projection doit être instantanément interrompue lorsque la gâchette est relâchée. Cela peut paraître...
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Matériel de projection simultanée
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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