Les concepteurs automobiles actuels sont confrontés à un certain nombre de défis (augmentation de la consommation de carburant, amélioration de la sécurité et amélioration des performances) et à un grand nombre de matériaux de construction (acier, aluminium, thermodurcissable ou thermoplastique).
Comment se débarrasser de telles difficultés? Une approche importante consiste à remplacer les composants métalliques par des composites fibres-plastique. Une tendance croissante des composites thermoplastiques est l’utilisation de bandes unidirectionnelles (bandes UD, beaucoup plus légères que les renforts en tissu tissé ou non-frisés, car les bandes peuvent être coupées et placées avec précision, avec très peu de chutes). Voyons comment les bandes UD et autres composites thermoplastiques sont utilisés dans divers composants de voiture.
Paroi arrière
L’exemple le plus notable en 2018 est le mur arrière CFRT de la berline de luxe Audi A8, construit dans une chaîne de production entièrement automatisée, Industrie 4.0. Offrant une réduction de poids de 50% par rapport à 3 à 5 pièces en aluminium soudées et fournissant 33% de la rigidité en torsion de la cellule d’entraînement, la paroi arrière commence par la fibre de carbone. Il est étalé sur une bande UD liée de 50 mm de large, qui est ensuite découpée à différentes longueurs et appliquée à des angles spécifiés sur une table rotative pour former un flan sur mesure. L’ébauche varie d’une base de six plis à 19 plis où un renfort local est ajouté et une épaisseur de 1,5 à 3,7 mm. Il est ensuite façonné en une préforme 3D dans une presse chauffée. La préforme terminée est ensuite injectée avec de la résine et moulée par compression. Bien que la résine époxy durcisse en 90-120 secondes à 120 ° C, la durée totale du cycle de la pièce est de 5 minutes.
Intérieurs
Une sorte de bandes biosourcée UD a été créée dans un projet de recherche. Dans un procédé d’imprégnation de film, des fibres de cellulose régénérée alignées de manière non directionnelle ont été combinées au film plastique développé pour former des bandes UD de manière à pouvoir presser des stratifiés très stables. Résultat: avec une réduction de poids dans l’habitacle de 20% maximum et une augmentation des performances accrue, par exemple, la résistance à la flexion étant supérieure à 90% par rapport aux systèmes de matériaux biosourcés classiques, ils peuvent être utilisés très comme base pour une construction légère structurelle ciblée.
Autres applications de thermoplastiques renforcés de fibres
Plateau de batterie
Porsche a développé un démonstrateur de plateau de batterie en composite thermoplastique pour la voiture Porsche Boxer. En remplacement de six pièces en acier soudées, la conception permet d’économiser 1 kg (30%) de poids pour un coût modéré supérieur à 10 € / kg.
Le plateau consiste en une plate-forme en PA66 renforcé de fibre de verre renforcée ou en PA66 moulée par injection, surmoulée sur un profilé creux en fil tressé et une console de fixation en aluminium moulé de chaque côté. Le fil est constitué de fibres hybrides de verre / PA6 continues. Le profilé est formé par l’air insufflé par la pression d’un tuyau pendant que la fibre de PA6 fond et se refroidit, formant un profilé rigide de section variable. Il est rempli d’une mousse fluide ou particulaire pour résister à la pression lors du surmoulage d’injection.
Le plateau en matériau composite CFRT a conservé la batterie sans présenter de signes extérieurs de dommages lors des tests de chocs avant, latéraux et arrière, avec des pics d’accélération jusqu’à 36 g pour résister aux contraintes les plus critiques en matière de choc avant.
Les bandes UD thermoplastiques renforcés de fibres continues de TOPOLO sont non seulement légères, mais également fabriquées à partir de matériaux renouvelables. Notre série T-UD va de la fibre de carbone à la fibre de verre, en passant par les matériaux préimprégnés comprenant PA, PA6, PA66, PE, PP, PPS, etc.
Applications typiques sur les composants automobiles
Garniture de coffre (panneaux de recouvrement en nid d’abeille en polypropylène)
Plancher de chargement (pièces composites structurelles)
Tête de pavillon
Panneau de porte
Cloison
Étagère de colis
Autres éléments légers pour la conception de véhicules électriques
