Production

Principe (VIM = Vacuum Infusion Moulding)

Le drapage de fibres sèches se fait dans le moule en tenant compte d'une bordure qui sera éliminée à la finition.  L'empilement peut contenir un matériau d'âme pour créer une structure sandwich.  L'ensemble est mis sous bâche scellée hermétiquement après avoir ménagé un ou plusieurs accès vers des distributeurs de résine et une ou plusieurs sorties vers un piège à résine.  Le vide est pratiqué dans l'empilement tandis que l'entrée est fermée.  Lorsque le vide est stable, les canaux d'entrée sont alimentés en résine via un réservoir dont la surface libre est exposée à la pression atmosphérique, ce qui permet à la résine de fluer dans l'empilement et de le saturer complètement.  A la fin de l'infusion, l'entrée est fermée et le vide est maintenu jusqu'au durcissement.

Pièces typiques

Actuellement, on peut produire pratiquement n'importe quelle pièce avec le procédé VIM, mais la préférence est donnée au grandes pièces comme les coques de bateaux ou les pales d'éolienne.

Avantages

Procédé répétitif.  L'empilement se faisant à sec, on a le temps de le soigner et porter attention aux détails.  Permet d'obtenir un stratifié très homogène puisque tout l'empilement durcira en même temps.  Fraction volumique de fibre assez élevée et taux de porosité faible pour autant que la résine soit bien dégazée et que le vide soit stable.  Le fluage de la résine est visible et lent ce qui permet de corriger la saturation et d'éviter les zones sèches.

Inconvénients

La qualité et la stabilité du vide sont les conditions indispensables à la réussite d'une infusion, ce qui n'est pas toujours facile à réaliser (porosité des moules, fuites dans les bâches ...).  L'épaisseur du stratifié, donc la fraction volumique de fibre, n'est pas constante entre l'entrée de résine et sa sortie.  Les propriétés mécaniques du stratifiés seront alors variables pour une pièce donnée mais cette variabilité sera répétitive.  Le procédé SCRIMP (Seemann Composites Resin Infusion Moulding Process - fluage via un drainant de surface) permet de corriger partiellement ce défaut.  

La hauteur d'infusion vient perturber également l'homogénéité de l'épaisseur du composite puisque la pression hydrostatique est en opposition avec la pression atmosphérique.  Le différentiel de pression entre le front d'infusion (en haut, vers la sortie) et la base (l'alimentation en résine) entraînera la variation d'épaisseur, donc de fraction volumique de renfort.  Les propriétés mécaniques résultantes s'en trouveront fortement influencées.

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Principe (VAP = Vacuum Assisted Process)

Le procédé VAP est breveté par Airbus et permet d'éliminer presque complètement le problème de variabilité de la fraction volumique de fibre inévitable avec l'infusion simple ou, dans une moindre mesure, avec le SCRIMP exposés ci-dessus.

Lorsque le drapage des fibres sèches est terminé et que les accès de résine sont positionnés, on recouvre l'ensemble avec la membrane VAP (en rose sur la photo) qui sera scellée hermétiquement sur son contour.  La membrane VAP a la particularité d'être poreuse à l'air (et plus généralement aux gaz) mais étanche à la résine.  Un bleeder sera éventuellement placé sur la membrane VAP afin de rendre homogène le vide sur l'entièreté de la pièce.   La connexion vers la pompe à vide se fera en contact avec le bleeder.  L'ensemble est alors recouvert de la bâche à vide et scellé hermétiquement.  L'entrée de résine traverse donc deux membranes et la sortie n'en traverse qu'une.  L'infusion se passe de manière identique à l'infusion simple, mais maintenant avec une pression homogène sur l'entièreté de la pièce, c'est-à-dire sans le gradient observé en infusion simple et responsable de la variabilité de fraction volumique de fibre.  Le drainant SCRIMP peut également être utilisé.

Pour tout projet de qualité, notre préférence va évidemment à ce procédé.

Pièces typiques

Idem infusion simple mais, surtout, lorsque l'on veut obtenir un niveau qualitatif supérieur, quel que soit le type et la taille de la pièce.

Avantages

Tous ceux de l'infusion simple, la meilleur homogénéité de la fraction volumique de fibre en plus.  Aussi, le vide permanent sur l'entièreté de la surface permet de capter les éventuels dégagements gazeux observés lors du durcissement de certaines résines (époxy, acrylique ...).

Inconvénients

Le surcoût de la membrane VAP qui intègre la licence Airbus ainsi que que la main d'oeuvre additionnelle pour le placement (délicat) de la membrane.

RetourTélécharger la comparaison VIM / VAP

Principe (RTM = Resin Transfer Moulding)

Même procédé que l'infusion sous vide simple, mais l'empilement sec est emprisonné entre le moule rigide et un contre-moule semi-rigide.  le contre-moule peut être constitué d'une membrane silicone épaisse réutilisable.

Lors de l'injection (on ne parle plus d'infusion), la résine est mise sous faible pression par une pompe ou par un pot sous pression.  La fin de l'injection se passe comme en infusion.  Suivant la rigidité du contre-moule, le défaut de l'infusion sous vide simple peut se marquer, mais généralement assez faiblement que pour être négligé.  Une variant du système utilise un capteur de pression à proximité de l'entrée de résine de manière à stopper l'injection pour éviter l'augmentation de pression dans la cavité déformable.

Pièces typiques

Pièces techniques de petites à moyennes dimensions et devant être produites en série.

Avantages

Une épaisseur régulière caractérisée par la géométrie de la cavité et sa relativement faible déformabilité.  Le contre-moule, même constitué d'une membrane silicone, permet d'obtenir une face interne lisse et propre.  En général, la fermeture du contre-moule se fait par une zone périphérique qui est mise sous vide.  La fermeture est donc rapide et le moule est directement étanche si les systèmes de joints sont en bon état.  Coût modéré.

Inconvénients

La moindre fuite dans le système est directement fatale à la pièce à cause de la relaxation du moule. Des dégagements gazeux lors du durcissement peuvent aussi entraîner la ruine de la pièce si le durcissement n'est pas en phase homogène.  En général, la technique s'accomode de stratifiés à faible fraction volumique de renfort, donc des pièces certes techniques, mais peu contraintes.

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Principe

Le drapage à sec s'effectue dans un moule rigide.  Le contre-moule est également rigide et permet de définir une géométrie de cavité totalement indéformable et donc de volume constant.  L'ensemble est fermé hermétiquement, généralement par un joint torique périphérique.  La fermeture efficace se produit lorsque le moule est introduit dans une presse à plateaux, éventuellement chauffants.  L'entrée pour la résine est connectée à un injecteur ou un pot sous pression tandis que la sortie est connectée au circuit de vide via un piège à résine.

L'entrée est maintenue fermée tandis que le moule est mis sous vide pour être dégazé.  l'entrée est ensuite ouverte et la résine mise sous pression pénètre dans le moule (pression de quelques centaines de KPa à quelques MPa dans le cas du HPRTM - High Pressure Resin Transfer Moulding).  Lorsque la résine se présente à la sortie de manière limpide et constante, la sortie est fermée tandis que l'entrée est maintenue à pression, voire à une pression augmentée par rapport à la pression de la phase d'injection.  Lorsque le débit est nul, la pression est alors totalement établie dans le moule, l'entrée est fermée à son tour et le moule reste sous pression jusqu'au durcissement de la résine.

Pièces typiques

Pièces de haut niveau qualitatif et technologique.  Toutes tailles de pièces, grandes séries privilégiées vu l'investissement des outillages et de l'infrastructure.

Avantages

Qualité totalement répétitive, haute fraction volumique de renfort, faible taux de voids, homogénéité de la pièce vu l'indéformabilité de la cavité, bords nets (pas d'usinage), épaisseurs régulières, géométrie parfaitement respectée, toutes les faces sont lisses.  Lorsque tous les paramètres sont bien maîtrisés, il est pratiquement impossible de rater une pièce.

Inconvénients

Les outillages sont massifs et coûteux.  le procédé demande idéalement une presse pour maintenir le moule fermé, pratiquement inaccessible pour des petites séries par les coûts engendrés pour les outillages et l'infrastructure.

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RFI pour Resin Film Infusion.  La résine, sous forme de film de masse surfacique constante, est placée entre deux couches de renfort sec.  L'empilement complet est mis sous vide de manière classique et subit une cuisson en autoclave.  Le résultat donne des stratifiés de meilleure qualité que les pré-imprégnés en raison du faible taux de voids.  Ce niveau qualitatif est atteint grâce au rôle de drainant pour l'air exercé par chaque couche de renfort.

Hexfit est un procédé développé par Hexcel Composites qui consiste à coller un préimprégné riche en résine sur un renfort sec.  Vide classique et cuisson en autoclave suivent l'empilement.  Le résultat est au minimum équivalent aux pré-imprégnés.  l'objectif est d'obtenir un meilleur dégazage, donc moins de voids, grâce aux couches de renfort sec.

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Procédé assez simple qui consiste à placer un renfort ou un empilement mouillé sur un moule et presser ensuite un contre-moule au moyen d'une presse.  L'opération se fait à température ambiante.

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C'est le domaine de notre partenaire Isolants Victor Hallet qui dispose de plusieurs presses, tant à Shanghai qu'à Bruxelles.

Principe (SMC = Sheet Moulding Compound, BMC = Bulk Moulding Compound)

Une pâte ou une feuille constituée de résine, fibres courtes ou longues, charges, catalyseurs et additifs divers est déposée dans un moule métallique chauffant.  Le contre-moule est pressé sur le moule et enferme en la pressant fortement (40bars) la matière préalablement placée.  Sous l'effet de la pression et de la chaleur, la matière flue dans l'ensemble de la cavité et durcit rapidement (quelques minutes).

Pièces typiques

Pièces techniques de petites et moyennes dimensions, uniquement en grande série.

Avantages

Très haut niveau de finition, répétitif, précision, on peut placer des inserts taraudés, les pièces ne demandent pas de finition, série quasi illimitées, coût très faible ...

Inconvénients

L'accès est très coûteux vu la complexité des outillages qui s'apparente à ce qui est utilisé en injection plastique.

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Nous sommes équipés pour l'usinage en 3D avec une fraiseuse numérique dont l'enveloppe maximum est 1550 x 1050 x 300mm.  Programmation off-line.

Pour les usinages 5 axes, nous utilisons un robot ayant une charge utile de 5kg et un 'reach' de 800mm.  La programmation se fait on-line, c'est-à-dire par apprentissage, ou off-line sur le logiciel dédié fourni par ABB (Robot Studio).  En matière de robot d'usinage, nous avons été des précurseurs dans le métier puisque notre robot ABB est en fonction depuis septembre 2009.

Indépendamment de ces machines spécialisées, nous disposons des machines traditionnelles, essentiellement pour l'usinage des outillages et équipements spécifiques (fraiseuses, tour, scie à ruban, perceuses à colonne ...).

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