Mise en place des fibres et traitement à l'autoclave

L'utilisation de matériaux composites dans l'industrie aérospatiale dépend de la fabrication rentable de structures composites de haute qualité. À l'heure actuelle, l'autoclave est le principal équipement en mesure de produire ces pièces de haute qualité. On peut utiliser l'autoclave pour lier des composites et produire de grandes composantes d'aéronefs, comme les composantes des ailes et du fuselage. L'autoclave peut aussi traiter une vaste gamme de matériaux, incluant les plastiques thermodurcissables et les thermoplastiques, ainsi que des pièces de formes différentes et complexes.

Image d’un autoclave ouvert

L'autoclave est le principal équipement en mesure de produire de structures composites de haute qualité.

Des travaux de recherche sont toutefois requis pour améliorer son rendement et son rapport coût-efficacité par le biais de technologies de surveillance de la réticulation, de surveillance du procédé et d'outillage peu coûteux. Le CNRC utilise un gros autoclave acquis en 2002 pour étudier ces technologies, de même que pour la production industrielle. L'autoclave a, en plus, l'avantage de pouvoir réticuler les composites à des températures allant jusqu'à 420 °C (850 °F).

Surveillance de la réticulation

Les travaux de recherche se poursuivent pour essayer d'améliorer la constance et l'efficacité des procédés de fabrication des composites par le biais de la surveillance de la réticulation en ligne, qui peut améliorer le temps de mise au point et la fidélité du procédé par l'ajustement du cycle de réticulation de manière à éliminer les influences causées par des variations dans les matériaux, la défectuosité de l'équipement ou le milieu ambiant. La qualité des pièces est surveillée au cours du traitement plutôt que lors d'inspections post-réticulation, ce qui produit des composantes de plus haute qualité à des coûts de fabrication moindres. Des études sont en cours à l'intallation de Montréal pour déterminer la valeur pratique et l'avantage économique d'utiliser des systèmes ultrasoniques et diélectriques de surveillance de la réticulation dans la fabrication de composites destinés à l'industrie aérospatiale.

Mise en place des fibres

Des études sont également menées sur la mise en place des fibres, un procédé de fabrication rentable et hautement automatisé qui peut remplacer l'empalement à la main, processus exigeant en main-d’œuvre, de matériaux composites avant leur réticulation dans un autoclave. La technologie, qui combine l'enroulement de filaments à la mise en place automatisée de bandes, convient davantage à la production de pièces de moyenne et de grande taille présentant un niveau moyen à élevé de courbure et un niveau élevé d'intégrité structurale.

Équipement

Autoclave :

  • Espace de travail intérieur : 1,8 m (6 pi) de diamètre x 6 m (20 pi) de longueur;
  • Pression maximale : 300 lb/po2;
  • Température maximale : 420 °C (850 °F);
  • Système avancé de commande informatisée.
Image d’un homme préparant un test de surveillance de la réticulation

Préparation d'un test de surveillance de la réticulation

Systèmes de surveillance de la réticulation et caractérisation du matériel :

  • Système de détection diélectrique DEA 230/10 à 10 canaux pour surveiller les échantillons à différents endroits;
  • Équipement de caractérisation du matériel :
    • calorimétrie à compensation de puissance avec modulation de température;
    • analyseur mécanique dynamique;
    • analyseur thermogravimétrique.
  • Système ultrasonique avec pulseur/récepteur PR35;
  • Fonctionne à la fois en mode impulsion/écho et en mode de transmission directe.

Machine de mise en place des fibres :

  • Pont roulant robotisé avec système intégré d'axes;
  • Machine de mise en place des fibres à six axes de déplacement :
    • 3 déplacements linéaires (longitudinal X, latéral Y et vertical Z);
    • 3 déplacements rotatifs (lacet, cylindre et arbre).
  • Champ d'intervention : 4 m de longueur x 2 m de largeur x 1 m de diamètre;
  • Module de mise en place des fibres de plastiques thermodurcissables : 8 bandes de 3,175 mm (0,125 po) de largeur;
  • Module de mise en place des fibres de thermoplastiques : 1 bande de 6,35 mm (0,25 po) de largeur;
  • Système de chauffage : torche au gaz (azote chauffé électriquement).
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