Post on 18-May-2018
Les Matériaux composites et leurs Applications
Les MATERIAUX COMPOSITESdans l’industrie Automobile
Procédés de moulage et applications
23 Avril 2010
Les Matériaux composites et leurs Applications
2
SOMMAIRE
• Présentation de l’Entreprise • Matériaux composites –Définitions-Renforts-Particularités• Matériaux et procédés les plus courants • Choix des matériaux• Famille de pièces• Recyclage des Composites• Synthèse-Tendances• Annexes
Les Matériaux composites et leurs Applications
3
Historique
•1981 – Création de SOTIRA à Meslay du Maine.
•1987 – Création de SPPP à Saint Berthevin.
•1988 – Création de SORA COMPOSITES.
•1991 – Reprise de COFIM qui devient SOTIRA 73 àChambéry.
•1998 – Création de SPPP 07 à Annonay.
•1998 – Création de SOTIRA 35 à Saint Méloir des Ondes.
•2005 - Ouverture d'un établissement SPPP à St Méloirdes Ondes.
•2007 - Reprise de Cadence Innovation à Pouancéqui devient SOTIRA 49
•2008 - Création de SPPP Slovaquie à BANOVCE
•2008 - Ouverture d'un établissement SPPP à Meslay-du-Maine.
•2009-Reprise de Ranger France à Theillay (Loir et Cher) qui devient SOTIRA 41
Présentation de l’Entreprise
SOTIRA : Société de Transformation par Injection de Résines ArméesSPPP: Société de Peinture de Pièces Plastiques
•2010-création de SOTIRA AUTOMOTIVE: fusion de SOTIRA 73+SOTIRA 35+SOTIRA 41
Les Matériaux composites et leurs Applications
4
Présentation de l’Entreprise- Compétences
2 activités / 2métiers
Fabrication de pièces:-en composites par moulage de résines thermodurcissables à renfort de verre ou carbone: procédés RTM –SMC-Basse Pression – Haute Pression-en plastiques : moulage par injection- ABS-PP
La mise en peinture de pièces plastiquesApprêts – finitions ton caisse- pièces toutes
dimensions
SOTIRA
SPPP
Fonctions
Conception
Fabrication
commercialisation
Les Matériaux composites et leurs Applications
5
Principaux clientsPrincipaux clients
AUTOMOBILEAUTOMOBILE--CAMIONCAMION--AGRICOLEAGRICOLE
Les Matériaux composites et leurs Applications
6
Site de Production de TheillaySite de Production de TheillaySurface : 125 000 m² Surface de bâtiments : 32 000 m²Surface : 125 000 m² Surface de bâtiments : 32 000 m²
Bât. S1 – S2 : 3 600 m²
Moulage SMC et
Poudrage
Bât. N : 950 m²
Laboratoire
Blât. C : 4 000 m²
Moulage S.M.C.
Bât. R : 3 700 m²
Peinture ton caisse
Bât. L : 6 300 m²
Apprêts peinture toutes pièces
Bât. K : 1 700 m²
Collages vitrage PMF
Bât. P : Stockage des produits 400 m²Bât. B : Réception des marchandises (logistique) 2
500 m² + RTM Moulding DEP
Bât. d : Métrologie 200 m²Bât. A : Administration 2 900 m²
Autres Bâtiments
Bât. D : 4 600 m²
Détourage + Assemblage
Collages Portes de Coffre
Les Matériaux composites et leurs Applications
7
1.Découpe automatiquedu SMC
3.ébavurage
2.Moulage SMC
4.Usinage -perçage
5.Assemblage-collage
6.peinture
Site de Production de THEILLAYProduction de pièces en Composites – Procédé de moulage SMC haute Pression
Procédé type de fabrication d’une pièce
SMC: SheetMouldingCompound
Les Matériaux composites et leurs Applications
8
Ailes AV –AR / C8-807-ULYSSE –PSA
1200p/j
Marche-pieds – calandre cabine STRALIS IVECO
130p/j Coffre AR- Ferrari GTB 365
5p/j
Coffre AR- Maserati Grantourismo
20p/j
Spoiler –Auvent cabine MAN
60p/jCoffre AR- Aston Martin
Vantage15p/j
Calandre cabine MAN60p/j
Pièces de carrosserie et ouvrants assemblés livrés prêtes à peindre – Process Client
Produits en productionProduits en production-- SOTIRA 41SOTIRA 41
Aile ARMAN150p/j
Les Matériaux composites et leurs Applications
9
Produits en productionProduits en production-- SOTIRA 41SOTIRA 41Modules assemblés livrés « peints ton caisse »- prêts à monter
Enjoliveurs de Coffre AR –2007 CC-PSA
200p/j
Pavillon – Berlingo-PSA
150/:j
Porte de coffre AR peint Ton caisse/Laguna Coupé-
RENAULT30p/j
Les Matériaux composites et leurs Applications
10
Client : Europiscine
BMC teinté masse noir avec SMC recyclé (30%)
Panneau de piscine (reversible)
structure de bassin 1200 x 1600
Diversification : Loisirs Diversification : Loisirs -- construction construction
Cette application représente 100 tonnes de composites recyclé chaque année
Produits en productionProduits en production-- SOTIRA 41SOTIRA 41
Les Matériaux composites et leurs Applications
11
MATERIAUX COMPOSITESDéfinitions-Renforts-Particularités
Les Matériaux composites et leurs Applications
12
Qu’est-ce qu’un matériau composite
Phase de renfort
Verre,carbone,Mixte synthétique, fibre végétale
Phase liante
Polymères organiques
Phase dispersée:propriétés élevées Phase continue
+THERMODURCISSABLE
THERMOPLASTIQUE
Matériau composite
Propriétés > matériaux initiaux
Les Matériaux composites et leurs Applications
13
Les renforts les plus courants
fibres longues(mat)
fibres courtes (100µm à 50mm)
Coupées à partir de roving
VERRE + PP (Twintex)
VERRE
MIXTES SYNTHETIQUES
TP-GMT
RTM
SMC-BMC
TRE- GMT
Les Matériaux composites et leurs Applications
14
Autre type de renfort
fibres coupées à partir de ROVING
Carbone
fibres longues tissées
Structure
Procédé de fabrication à partir de PAN (PAN:Polyacrylonitrile)
Densité= 1,7-1,8 5 fois moins dense que l’ ACIER
Allégement et performances mécaniques réunies mais COUT élevé !!!!!
Les Matériaux composites et leurs Applications
15
Thermodurcissable/ ThermoplastiquePrincipes de transformation
• Thermoplastique: transformation réversible
la résine initialement solide fond sous l’effet de la températureet se re-solidifie par refroidissement
•Thermodurcissable= transformation irréversibleréticulation d’une résine liquide sous l’action de la température et/ou de catalyseurs , qui conduit à un état solide
Les Matériaux composites et leurs Applications
16
Quelques matrices polymères
Thermoplastiques(TP)
-Polyamides 6 et 6.6(PA)
-Polyesters saturés(PBT,PET)
-Polypropylène(PP)
-Polycarbonate(PC)
-Alliages PA –POE(Noryl,Xenoy)
-Polyuréthannes (PU)
Thermodurcissables(TD)
-Polyesters insaturés(UP),vinylesters
-Polyuréthannes(PUR)
-Epoxydes
Les Matériaux composites et leurs Applications
17
Intérêts des composites
Polymères
Densité faible
Tenue corrosion
Formes complexesComposites
Module intermédiaire
Rapport poids/performances élevé
Métaux
Densité élevée
Module élevéStabilité dimensionnelle
module faible
Les Matériaux composites et leurs Applications
18
Propriétés mécaniques comparées composites/métaux
Matériau Module traction(GPa)
Contrainte traction(MPa)
Module Flexion(GPa)
Contrainte Flexion(MPa)
Densité
SMC-30% FV coupées 9 75 10 210 1.9
PP - 40% FV coupées(GMT)
6 90 5.5 140 1.2
Twintex PP verre 60% 0/90°
15 350 113 280 1.5
Acier (carrosserie) 210 292 - - 7.8
Aluminium 6016 70 225 _ - 2.7
Nota Densité Fibres de verre: 2,5Densité Fibres de carbone: 1,7Densité Fibres de PP: 1,1
Les Matériaux composites et leurs Applications
19
Composites dans l’automobileMATERIAUX ET PROCEDES
Les Matériaux composites et leurs Applications
20
Quels composites dans l’automobile?
Composites à fibres de verre longues >1 mm
meilleur compromis
pour les pièces de grandes dimensionspour les fonctions semi-structurelles
à un rapport qualité/coût accepté dans le marché
Les Matériaux composites et leurs Applications
21
Procédés de transformation des composites
TP TD
Compression TRE(GMT) SMC
Injection LFT BMCSRIM
RTM
Procédématériau
En caractères vert les technologies les plus utilisées actuellement
Les Matériaux composites et leurs Applications
22
Procédé RTMInjection de résine liquide(polyester ou époxy) dans un moule fermé, à basse
pression , au travers d’un mat de fibres de verre ou de fibres de carbone
- temps de cycle: 10 à 20 mn - basse pression:5-10 bars
- température : 40°C à 80°C
- performances mécaniques adaptées selon besoin (préformes de verre)
- faible investissement= outils légers: moule en béton résine ou acier léger
- aspect de surface (classe A ) difficile à obtenir en direct (ponçage)- technique bien adaptée aux productions « niches » ( 10 à 50p/moule)
∆∆∆∆L∆∆∆∆P
Point d’injectionevent
Exemple du HAYONESPACES RENAULT 1 et 2
(MATRA)Vue d’un moule de production HAYON (Espaces 1 et 2)
Mat de verrePanneaux de carrosserie
ESPACES RENAULT 1 et 2(MATRA)
Les Matériaux composites et leurs Applications
23
Procédé SMCFabrication de la matière
S M C m a n u f a c tu r in g p r o c e s s
S M CM ix in g
M e te r in g & m ix in g o f re s in &
th ic k e n e r
C o m p o u n d in g l in e
R a w s to ra g e
M e te r in g
M a tu r a tio n r o o m
Mélange des composants-résines
-charges minérales-additifs
Introduction de la fibre de verre coupées et imprégnation par la
pâte déroulée sur un tapis
Calandrage-mise en feuille et enroulement-conditionnement
Durée de maturation =5 jours à 30°C-augmentation
viscosité
Thickener= ajout de MGo
1.Mélange des composants 2.Imprégnation fibres coupées 4.Maturation 5.Livraison 3.Conditionnement en rouleau
Le matériau peut être allégé par incorporation de microsphères de billes creuses permettant d’atteindre des densité de 1,3(densité standard= 1,9)
1
2
3
Les Matériaux composites et leurs Applications
24
Procédé SMC- Moulage par Compression
Compression moulding cycle
Demoulding,End of cycle
Start of cycle.Charge placement, mould coverage 50 to 70 %
Moulding, 60 - 100 bar specific pressure, 130 to 160 °C
Compressionmoulding
Pressforcespeed
Hydraulicpress
Mould
SMC Charge Preparation
Stacking
Moulding
Cutting
Technique bien adaptée aux pièces de carrosserie (aspect,structure): ouvrants –ailes –toit, volume de pièces jusquà 400p/j/moule
Qualité d’aspect classe A direct de moulagePerformances mécaniques pièces élevées Le matériau peut être coloré dans la masse/ pièce intérieurepeu d’orientation préférentielle des fibrespossibilité d’injection simultanée de peinture : In Mold Coating (IMC )
Bavure périphérique pièce à éliminer par ponçage
le Matériau à mouler se présente en feuille ou « Pré-imprégné » conditionné en rouleau de
300kg à 1000kg
Mise en forme par compression (30 à 100 bars) età chaud (150-160°C)
Temps de cycle : 80s à 120s
moule acier chromé avec chambre de compression + presse verticale ( 1000 à 3500 tonnes)Durée d’utilisation de la matière limitée
(durcissement): 15 à 30 jours
Les Matériaux composites et leurs Applications
25
Type de Format de Chargement plusieurs feuilles de SMC empilées,
Découpées manuellement ou automatiquement
Cycle Type de CompressionAvec injection de peinture(IMC) pendant le
moulage
pression
temps
450 t
200 t
T poly= 60 à 200 s Top Injection IMC
La matière remplit la cavité du moule Sous l’effet de la pression
Palier de maintien
La matière a rempli le moule
Décompression
t1 t2 t3 t4
1 2
3
Placement de la matière1
2 Fermeture du moule
3
P
Procédé SMC- Moulage par Compression
Intégration de capteurs thermiques , diélectriques ,ultra-sons pour contrôler la polymérisation et piloter l’ouverture de la presse
Les Matériaux composites et leurs Applications
26
Procédé IMC Injection de peinture pendant le moulage
Sans ouvrir le moule
Sans augmenter le temps de cycle
Sans COV
Fonction primaire Bouche pores et adhérence pour les couches de peintures suivantes
Fonction finition directe possible
Les Matériaux composites et leurs Applications
27
Machine d’injection
Transfert de la peinture liquide dans le moule
Tête d’injection
Injection de la peinture sous
pression 400 bars
Procédé IMC Moyens
Nature de la peinture:Polyester – acryliques100% extrait sec
Les Matériaux composites et leurs Applications
28
Pleine pièce en zone cachée ou découpée
( logo)
Hors pièce sur TAB (languette)
Exemples de position points d’injection
Procédé IMC Points d’injection
la peinture peut-être:-conductrice (chargée carbone)= permettre l’application des autres couches de peinture par effet électrostatique- colorée avec agent anti-UV pour finition directe sans autre couche de peinture
Épaisseur uniforme de 80 à 100µm
Les Matériaux composites et leurs Applications
29
Procédé BMCFabrication de la matière
CIC compounding process
Features� Continuous process� No fibre damage� Higher filler loading vs. SMC� Higher mech. properties vs. BMC� Compromise SMC and BMC� Supplied in boxes/bags, sheet like
on rolls possible.� Injection/compression moulding
Glass fibre
resin
CIC compound
Chopper
Typical applications� Electrical switch gear� Automotive body panels
Variante CIC
Les Matériaux composites et leurs Applications
30
Procédé BMCMoulage par Injection
In jection m ould ing
Check valveScre w
Stuffer
BMC-C IC
Presse horizontaleMoule acier chromé –plan de joint plat ou avec chambre de compression
T°=150-160°C
Chargement automatique matière par trémie+vis
Temps de cycle court = 60sMoulage injection pure ou injection compressionPermet de faire des formes complexesPerformances mécaniques inférieures à pièces SMCPas de bavures matière
Les Matériaux composites et leurs Applications
31
Composition chimique SMC/BMC
COMPOSANTS SMC BMC
Polyester insaturéAdditif anti-retraitAgent de fluageCatalyseurDémoulant interneCharge minérale(CaCO3)Épaississant
10005 à 101 à 32 à 660 à 1500.5 à 1.5
6040-1à 33 à 4150 à 250 0
Renfort(Fibres de Verre) 15 à 50% 15 à 25%
En caractère orange les composants importants
Les Matériaux composites et leurs Applications
32
Procédé TRE-Fabrication de la matière
TRE (GMT)
MAT DE VERRE
Double bande
POLYPROPYLENE
ROVINGS
NEEDELING
MAT DE VERRE
Matières
Les Matériaux composites et leurs Applications
33
Procédé TREMoulage par Compression
FOUR PRESSE
TRE -PLAQUETRE
Préchauffé
PIECE
120°C150°C-50/100bars
préchauffage
Les Matériaux composites et leurs Applications
34
Procédés de fabrication des pièces
Assemblage par collage
Cas des modules:hayon ou volet AR -portesType de colle : polyuréthanne 2 composants
Activation thermique :huile-air chaud-IR- HF(temps de cycle court -180s à 210s )
Procédé robotisé ou manuel selon dimensions pièces et quantité de pièces à produire Procédé robotisé = robuste
Procédé peinture
Pièces livrées à peindre (avec primaire) ou peintes ton caissePrimaire bouche-pores(liquides-poudre)
Base + vernis (couleur- brillant-durabilité)Système 2 composants ou 1 composant
Cycle de cuisson basse température 90°C(2 composants- off line) ou haute température 200°C(gamme constructeur- on line-1
composant)Application des peintures généralement robotisées
Les Matériaux composites et leurs Applications
35
Caractérisation des pièces
Métrologiemesures tridimensionnelles/ géométrie de montage+jeux
Aspect Mesures des déformations de surface:longueur d’onde( WAVESCAN) ;
analyse d’image/nuances de gris(DIFFRACTO-ONDULO)
Propriétés mécaniquesModules –Contraintes en Traction – flexion/ tenue en fatigue-
chocs
Aptitude peinturesAdhérences- tenue aux températures de cuisson des procédés (90 à 200°C)tenue aux vieillissements: humidité et thermiques (-30°C/120°C)
Aptitude collageAdhérences - tenue mécanique fonctionnelle tenue aux vieillissements: humidité et thermiques (-30°C/120°C)
Les Matériaux composites et leurs Applications
36
CHOIX DES MATERIAUX FACTEURS D’INFLUENCE
CAHIER des CHARGES
Les Matériaux composites et leurs Applications
37
Offre concurrentielle et évolution du besoin des consommateurs
• Diversification des gammes
• Accélération du renouvellement
• Design intérieur et extérieur
• Enrichissement des fonctions
• Poussée de l’électronique
• Confort :espace habitacle,acoustique
Les Matériaux composites et leurs Applications
38
Facteurs d’influence
réduction de la masse des voitures(environnement: réduction des émissions)
recyclage fin de vie(Environnement)
fonction des pièces(aspect, sécurité, acoustique)
technologies de fabrication(moyens :outils – opérateurs)
matériaux à densité faible conception: dimensions ,intégration de fonctions
intégration du maximum de fonctions possibles en une fois1 pièce = 1 moule
éco-conception : coût de démontage- coût des filières
robustesse des procédés de fabrication (moulage, peinture)= rendement le + haut possible et rebut le plus faible
Volume de pièces à produire(capacitaire des moyens-
investissements spécifiques)
Temps de cycle des procédésMode de Conditionnement des pièces-stockage –gestion des flux
Les Matériaux composites et leurs Applications
39
FonctionnellesAspect Carrosserie (Classe A)
Propriétés mécaniques (rigidité-tenue aux chocs)Tenue dans le temps (fatigue, vibrations, vieillissement thermique)Masse ( la plus faible possible: réduire la consommation d’énergie, les émissions de gaz)
Fabricationaptitudes au montage(géométrie), au collage, à la peinture
Environnementales réglementation 2000-53 / CE limitant ou interdisant l’utilisation des substances dangereuses (métaux lourds)
recyclage des véhicules hors d’usage (pièces fin de vie): les matériaux utilisés doivent être recyclables au moins à 85%
Logistiquelivraison juste à tempsgestion de la diversité des références
Cahier des Charges
Les principales contraintes à valider
Les Matériaux composites et leurs Applications
40
FAMILLES de PIECES
Les Matériaux composites et leurs Applications
41
Pièces sous Capot
• Façades techniques(GMV):SMC,TRE,LFT• Réflecteurs de phares:BMC• Couvercles de protection moteur :SMC,BMC• Boîtier de filtre:SMC,BMC
Façade avant- GMV
Couvercle de protection moteur
Reflecteur de phare
Les Matériaux composites et leurs Applications
42
Pièces de soubassement(châssis)
• Carénages sous moteur et protections aérodynamiques: TRE, SMC, LFT, RIM
• bac de roue de secours: TRE, SMC
Écran anti-bruit
Bac de roue de secours
Protections sous moteur
Passage de roues
Les Matériaux composites et leurs Applications
43
Pièces de renforts
Doublure de porte de coffreet de volet AR
Doublure de porte
Traverses de spoiler de cabine /camion
Les Matériaux composites et leurs Applications
44
Pièces de carrosserie
• SMC: Hayons, ailes, capots, toits …
• BMC: Hayons• Thermoplastique: hayon avec
doublure TRE et peau injectée• Hybride: hayon avec doublure
BMC (ou SMC) et peau injectée en TP
Ailes AV-AR SMC
Hayon SMC
Coffre AR- SMC
Pavillon-toit SMC
HAYON hybridePeau TPDoublure GMTRenfort acier
807-C8-PSA
BERLINGO
MEGANE CC RENAULTNISSAN MURANO
Les Matériaux composites et leurs Applications
45
RECYCLAGE des COMPOSITES
Les Matériaux composites et leurs Applications
46
RECYCLAGE des COMPOSITESContexte et perspectives
Directive Européenne relative aux Véhicules Hors d’Usage (VHU)
Directive 2000/53/CEdu Parlement européen et du Conseil du 18 septembre 2000relative aux véhicules hors d'usage- Déclarations de la Commission (JO du 21/10/00)
A partir du 1er janvier 2006 pour tous les véhicules hors d’usage, le taux de valorisationsera àun minimum de 85% en poids avec un taux de recyclage et de réutilisation minimum de 80%.
Au plus tard, le 1er janvier 2015, le taux de valorisation sera porté à un minimum de 95% en poids avec un taux de recyclage et de réutilisation minimum de 85%.
Société Européenne créée depuis 2005 pour organiser – mettre en place et faire fonctionner les
filières de recyclage TD en EUROPE
Constituées de membres adhérents représentant le métier
Organisation de la Profession
Les Matériaux composites et leurs Applications
47
Building and Construction
10%
SMC/BMC and TP Compound
10%
Cement80%
RECYCLAGE des COMPOSITESLes Filières de recyclage -rebuts de production et VHU
Use of recycled material (powder/filler) in
� SMC/BMC and TP compound formulations
� Building and construction: e.g. concrete, floor coatings, asphalt
Technique broyage-micronisation
Les Matériaux composites et leurs Applications
48
RECYCLAGE des COMPOSITES
DEMONTAGE-TRIExtraction des composantsPar exemple•Feux•Emblèmes, monogrammes,butées•Garniture •Câble électrique•Serrures, rotules, pions,autreséléments métalliques
* Structure de pièce nue
Principaux Démonteurs
CDC pièce entréefilière
(préconisations ECRC)
Centre de traitement ECRC-------------------
Prise en charge des pièces et broyage
Séparation magnétique des inserts conservés
Taille des déchiquetats50 mm ×××× 50 mm
Recyclage dans les formulations matières(fabricants de Matières -Compounders )
•Micronisation
poudre/charge dans SMC-BMC et TP formulations et dans matériaux de construction
•Fibres de verre
renfort dans matériaux de construction pour bâtiments et TP
Cimenteries
SCHEMA du CYCLE FIN de VIE d’une Pièce/VHU( prenant en compte les préconisations ECRC)
Les Matériaux composites et leurs Applications
49
Exemple de Valorisation des Pièces Composites SMC
Panneaux de Paroi de Piscine en SMC recyclé
Source du Recyclé: Pièces rebuts de Production et Pièces Fin de Vie
Taux de matière recyclée : 25 à 30% en masse
Projet développé sous l’impulsion de notre client: EUROPISCINE (VIERZON)
En production depuis début 2008
Plus de 100 tonnes de SMC recyclées/an
Panneaux modulables pour hauteur de 1,2 ou 1,6 m
Conception – développement du Compound –MENZOLIT (VINEUIL)
Les Matériaux composites et leurs Applications
50
Description du Cycle de fabrication du compound BMC à partir de matériau SMC broyé -recyclé
1.Scraps production – end of life parts
2.Grinding-powdering
3. Recycling as filler in BMC product
4. Recycled compound BMC delivering to be moulded with compression technology
Exemple de Valorisation des Pièces Composites SMC
Les Matériaux composites et leurs Applications
51
SYNTHESE - TENDANCES
Les Matériaux composites et leurs Applications
52
Éléments pour effectuer un choix
• Le prix pièce est l’élément prépondérant du choix = coût fonction
• L’investissement pour produire une pièce compositeest généralement plus faibleque l’investissement de productionde la même fonction enacier. A l’inverse du coût matières premières.
• Les composites sont des solutions favorables au véhicules de nicheou aux solutions modulaires livrées finies( 400p/j/moule) :gain de poids et intégration de fonctions
• La compressionest bien adaptée aux panneaux minces (2 à 3 mm)
• L’injection est destinée aux pièces nervuréesavec des opérations de reprises minimales.
• Le TD pour la raideur , la stabilité thermique. Le TP pour le poids, pour la tenue aux chocs, l’aptitude au recyclage .
Les Matériaux composites et leurs Applications
53
AXES de PROGRES pour accroître la compétitivité des matériaux composites
• Prédiction par le calcul/savoir-faire pour le dimensionnement àdévelopper/loi matériaux
• Aspect de surface pour les pièces de carosserie (dépendant de plusieurs facteurs: chimie et procédé de moulage)
• Pertinence des caractéristiques matière (SMC) vis à vis du comportement au moulage = robustesse du couple produit-procédé
• Développement des matériaux basse densité ( SMC )• Gamme de recyclage à prévoir à la conception: faciliter le démontage,
identifier et développer les filières de recyclage
Les Matériaux composites et leurs Applications
54
TENDANCES
VOITURE MULTIMATÉRIAUX
- acier/aluminium: éléments de structure et de carrosserie ( portes,toit )
- thermoplastiques: ailes- pare-chocs-pièces intérieures
- composites:hayon ou volets AR –toit-pièces de structure –pièces intérieures (colorées dans la masse)
Réglementation environnementale : RECYCLAGE = filières à développer
- développement de matériaux à composants d’origine biologique (résines ) et végétale (fibres)
le développement des voitures électriques est un atout favorable à l’utilisation de matériaux composites grâce notamment à l’impact masse
Facteur d’aide à la décision: Prix de revient à la fonction le plus faible possible
Les Matériaux composites et leurs Applications
55
ANNEXES
Les Matériaux composites et leurs Applications
56
Propriétés mécaniques SMC/BMC/RTM/GMT
Propriétés SMCUP-GF25
SMCUP-GF50
BMCUP-GF20
RTM UP-GF25
GMT (TRE)PP- GF 40
Contrainte de Traction(MPa) 65-80 134-204 60 - 90
Module de Traction(GPa) 8.5 12-20 7-10 - 6
Contrainte de Flexion(MPa) 140-200 245-350 160 80 140
Module de Flexion(GPa) 6.5-14.0 12-16 12 5-8 6
Résistance à l’impact (kJ/m2) 60-90 120-200 50 50 -
densité 1.7-2.0 1.8-2.0 1.8 1.5 1.2
Coefficient d’expansion thermique 10-6K 15 15 12 15 70
UP-GF 25:Unsaturated Polyester-Glass Fiber le chiffre qui suit indique le taux de verre en % masse
PP-GF 25:PolyPropyléne- Glass Fiber le chiffre qui suit indique le taux de verre en % masse
Les Matériaux composites et leurs Applications
57
SYNTHESE MATÉRIAUX et PIÈCES dans l’AUTOMOBILE
MATÉRIAUX PIÈCES RAISONS-CHOIXThermodurcissables
- SMC (UP-GF) compression
- BMC ( UP-GF) injection
- RTM (UP-GF) injection
Pièces de carrosserie
(Ouvrants,ailes,toit)
Pièces de structure(plancher)
Pièces intérieures(teinté masse)
Pièces de structures-grandes pièces
Performances mécaniques élevées
Stabilité thermique
Tenue thermique (200°C)
Rigidité
Petites série
Thermoplastiques (injection)- PP (polypropyléne)
- Alliage (PPO-PA) Noryl (GE)
- PA
- ABS
Pare-chocs
Ailes
Éléments de fixation
Pièces intérieures
Cadence élevée (1000p/j)
Tenue aux chocs- bas prix
Aspect- tenue thermique(200°C)
Performances mécanique-tenue temp.
Compromis aspect-coût
Thermoplastiques renforcés(compression)
-PP
-TWINTEX(verre-PP)
-ALLIAGES TP
Pièces de protection/châssis
Plancher- bac de rangement roue de secours-tablette
Pièces de protection /châssis
Tenue petits chocs-acoustique- coût
Rigidité – peut inclure un tissu de garnissage
Performances mécaniques spécifiques-tenue thermique spéciale
Les Matériaux composites et leurs Applications
58
Matériaux et Procédésabréviations courantes
SMC: SheetMolding Compound (POLYESTERS+FV coupées ,présenté en feuille)
BMC :Bulk MoldingCompound (POLYESTERS+FV coupées , présenté en vrac)
TRE:ThermoplastiqueRenforcé àEstamper (PolyPropyléne + FV)ou GMT:G lassMatThermoplastic
SRIM :StructuralRéaction In Mold (PU + FV coupées ou mat)
RTM : ResinTransfer Molding(Polyester+mat de verre)
IMC : In Mould Coating (Injection simultanée d’une couche de peinture/SMC)