Présentation
English
Auteur(s)
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Jean-François AGASSANT : Professeur à l’École Nationale Supérieure des Mines de Paris - Directeur adjoint du Centre de mise en forme des matériaux de l’École Nationale Supérieure des Mines de Paris - Responsable de la rubrique Plasturgie
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Christophe BINÉTRUY : Docteur-Ingénieur, Responsable du groupe Composites à l’École des Mines de Douai - Responsable de la rubrique Composites
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Patricia KRAWCZAK : Professeur à l’École des Mines de Douai - Responsable du département Technologie des polymères et composites de l’École des Mines de Douai - Responsable de la rubrique Composites
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Marie-France LACRAMPE : Docteur-Ingénieur - Enseignant-chercheur à l’École des Mines de Douai - Responsable de la rubrique Plasturgie
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Gilbert VILLOUTREIX : Docteur ès Sciences physiques - Professeur au Conservatoire National des Arts et Métiers - Responsable de la rubrique Propriétés des plastiques et monographies
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Lire l’articleINTRODUCTION
Lssus majoritairement du pétrole et formulés à la fois par les chimistes, les statisticiens et les physiciens pour répondre aux exigences accrues des transformateurs et de leurs clients en termes de qualité, de fiabilité et de sécurité, les matières plastiques ou polymères s’inscrivent dans une progression de consommation flatteuse, comparativement aux autres matériaux. Avec une production qui s’oriente vers les 7 millions de tonnes en France et une croissance de l’ordre de 3 à 5 % par an, le champ couvert par les polymères est prospère, aussi bien pour les plastiques de grande consommation que pour les produits plus techniques.
Les matériaux composites s’avèrent être extrêmement polyvalents, de par la grande diversité de leurs constituants : matrices thermoplastiques et thermodurcissables, fibres, renforts textiles, additifs, la grande liberté de formes et de tailles, la possibilité d’intégration de fonctions. Parce qu’ils peuvent être façonnés en ajustant leurs propriétés aux exigences spécifiques d’une application, ils constituent des solutions de choix dans des secteurs aussi variés que les transports (automobile, aéronautique, ferroviaire, naval militaire et de plaisance), le bâtiment, la mécanique, l’électrotechnique, les sports et loisirs, le matériel paramédical.
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3. Composites
Plus que tous les autres matériaux homogènes et isotropes, les composites requièrent une intégration étroite des connaissances reliées aux matériaux constitutifs, à l’étude des procédés de fabrication et aux performances mécaniques des pièces obtenues. Bien que les propriétés des composites soient principalement déterminées par celles de leurs constituants, l’expérience prouve que leur mode d’élaboration influe de façon significative sur leur niveau de performance, et en particulier :
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par la génération de défauts qui altèrent les caractéristiques de la pièce (porosités, contraintes internes, microfissuration, décohésions interfaciales, défauts d’aspect...) ;
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par la modification des propriétés définies en phase de conception de la pièce composite (orientation et distribution des fibres, état de cuisson de la résine, création d’interphases fibre/matrice lors de la mise en œuvre...).
La technologie de fabrication constitue un maillon essentiel dans la chaîne de conception-fabrication de la pièce composite. Le choix d’un procédé de fabrication est également guidé par le respect de l’environnement et des conditions de travail (mécanisation et cadences), et par l’adéquation au besoin technique. Face à la complexité croissante des applications et à la nécessaire réduction des coûts et des temps de mise au point, l’empirisme doit céder la place à des méthodes plus rationnelles, plus rapides, plus sûres et plus économiques, avec le développement :
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de nouvelles technologies intégrant les impératifs environnementaux (moules fermés, matrice thermoplastique pour la réduction des COV...) ;
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de couplages de technologies (RTM et variantes, surmoulage et comou- lage...) ;
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de nouveaux matériaux et semi-produits (composites thermoplastiques de grande diffusion),
ainsi que l’automatisation et l’autoadaptativité des procédés de fabrication.
En outre, les outils de calcul simulant la mise en forme des composites en relation avec la conception des pièces deviennent des instruments nécessaires au développement des composites. La conception mécanique et le calcul de structure ne peuvent plus être découplés des aspects mise en œuvre des produits mais doivent fusionner pour développer une véritable...
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