Matériaux Composites à matrice organique
Nous participons au développement de structures plus légères, à la fois résistantes et multifonctionnelles grâce à l’utilisation de matériaux composites.
Nous concevons et développons des approches multifonctionnelles avec des architectures maîtrisées, tout en opérant à une échelle semi-industrielle. En allant au-delà de l'approche traditionnelle d'essais/erreurs souvent rencontrée dans l'industrie, nous développons des outils numériques et des méthodologies pour concevoir et fabriquer des matériaux et structures à forte valeur ajoutée. Cela permet, par exemple, de réduire les phases de conception et de qualification grâce à une compréhension industrielle (tests virtuels) de l'influence des paramètres de réglage des moyens de développement sur la microstructure et les propriétés des matériaux.
La fonctionnalisation des matériaux composites représente également un défi scientifique et technologique majeur pour exploiter pleinement leurs performances. Nous définissons et mettons en œuvre des méthodologies et des procédés pour fonctionnaliser nos matériaux et atteindre des propriétés spécifiques (conductivité électrique, conductivité thermique, propriétés d'amortissement, réduction du bruit acoustique etc.).
Nos axes de recherches
Enfin, les thermoplastiques renforcés de fibres de carbone haute performance ont été largement étudiés à l'IRT Saint Exupéry depuis 2015, en commençant par l'élaboration et l'optimisation des préimprégnés. Ils représentent, à plusieurs égards, une promesse pour relever les défis de performance et de circularité.
Nos compétences
La conception de solutions innovantes :
Grâce à des méthodes avancées de modélisation numérique appliquées à la recherche de matériaux, nous proposons des solutions de modélisation numérique efficaces et personnalisées pour chaque défi.
La formulation et la mise en oeuvre de matrices thermoplastiques dans des composites fibres courtes ou longues, permettant de supporter les travaux de recherche en lien avec la circularité ou la fonctionnalisation.
La définition et la mise en œuvre de méthodologies et de procédés pour la production de pre-imprégné à façon sur tout type de renfort et matrices (thermodurcissables et thermoplastiques.
La formulation et le dépôt d’ensimage pour fibres.
Le dépôt automatisé de fibre (AFP) et la mise en œuvre d’architecture hybrides par impression 3D polymeres.
Fonctionnalisation de matière première et des composites
- Formulation et application sur ligne pilote de solution d’ensimage de fibres (carbone et/ou biosourcées).
- Caractérisation d’ensimage par essais de pull out
- Fonctionnalisation et mise en forme (poudre, granule, fil pour impression 3D, solutions liquides…) de polymère thermoplastique et thermodurcissables par ajout de charges
- Mise en œuvre des matières premières fonctionnalisées par procédés d’injection, d’infusion ou d’imprégnation.
Impression 3D
- Customiser et optimiser le set paramétrique de fabrication
- Etudes visant à l’ecoconception de pièces/systèmes
- Réalisation de pièces aéronautiques (preuve de concept)
- Design et réalisation de pièces à matériaux architecturés
- Fabrication de pièces à partir de fils ou granules fonctionnalisées
Imprégnation Thermoplastique, Thermodurcissable et vitrimères
- Elaboration de pré-imprégnés à partir de tout couple fibre-matrice compatibles
- Optimisation des paramètres procédés dans un pbut d’amélioration de productivité, de qualité santé matière ou de performance du pré-imprégné.
- Etude et réalisation pré-imprégnés à architecture optimisée pour l’amélioration de sa processabilité dans les phases de drapage (manuel, AFP) et de consolidation (autoclave ou hors autoclave)
Design et fabrication de pièces composites
- Design de moules
- Drapage manuel
- Drapage et ajout de fonction par machine hybride AFP-impression 3D
- Evaluation de procédés de consolidation in situ AFP
- Consolidation autoclave et hors autoclave
- Fabrication par procédés d’injection et d’infusion
- Assemblage de pièces via soudage par induction
Design et fabrication de pièces composites
Caractérisation du comportement rhéologique et de la dégradation thermique des polymères (détermination d’un diagramme de transformation de phase)
Essais mécaniques
- Développement d’essais thermomécanique non-standards ou de vieillissement couplant la mécanique, la haute température et la représentativité de l’environnement avion,
- Modélisation et fourniture des lois de comportement mécanique des matériaux soumis à ces sollicitations particulières.
Essais dynamiques d’impacts :
Modélisation et réalisation d’essais d’impacts sur une large gamme de vitesse, de masse de projectile et d’énergie (impact à l’oiseau, tir balistique…).
Inspection non destructive :
Tomographie par rayons X :
- Inspection et analyse 3D de la santé/matière des pièces
- Contrôle qualité d’assemblages, évaluation de la porosité, détection de fissures, comparaisons CAO / Pièce finale
- Essais thermomécaniques in operando sur éprouvettes : traction et compression de l’ambiante à 900 °C
Contrôle par ultrasons : A-Scan et C-Scan
Caractérisation non standards pour évaluer la performance de la fonctionnalisation :
- Mesure de la diffusivité/conductivité thermique
- Mesure d’absorption acoustique par tube Kundt
- Tenue au feu
- Caractérisation interface fibre matrice (pull out)
Analyse matériaux :
- Préparation échantillons
- Analyse santé matière (taux de fibre, porosité, délaminage…)
- Profilométrie et Analyse de surface 3D
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