Dans un contexte où la réglementation européenne va à terme restreindre massivement l’utilisation de polymères fluorés, le projet GRINHELEC (GReen INsulation for High power ELECtrical harnesses) vise à rendre possible l’utilisation d’un isolant bio-sourcé en lieu et place des isolants fluorés utilisés pour les câbles dédiés à la propulsion électrique.
GRINHELEC, s’inscrit dans le projet emblématique FIL-AE en faveur de la décarbonation de l’aviation et fait suite au projet HYBELEC dont l’objectif était de caractériser et d’optimiser des matériaux et composants des câbles et moyens de connexion de forte puissance pour les futures applications aéronautiques.
Le projet vise à répondre aux besoins des futurs avions électriques en remplaçant les isolants fluorés des câbles actuels par un isolant en partie biosourcé, d’origine végétale, et haute température développé par Arkema.
Le projet qui a débuté en juillet 2023 pour une durée de 38 mois, est doté d’un budget de 3,16 millions d’Euros. Il réunit les industriels Airbus, Arkema, Nexans, Safran, Souriau ainsi que les laboratoires de recherche Cirimat (UPS), IMP (Insa Lyon), et Laplace (UPS).
Contexte du projet
L’industrie aéronautique utilise principalement des câbles dont les isolants sont réalisés à base de polymères fluorés. Ces câbles qui présentent de hautes performances en température (utilisation jusqu’à 260°C en zone moteur) sont très résistants à tel point que leur durée de vie est de plusieurs fois supérieure à la durée de vie de l’avion dans lequel ils sont installés. Cependant, ils présentent les inconvénients d’être bioaccumulables, très persistants et dangereux pour les organismes vivants.
Le passage à la propulsion électrique ne nécessitera pas de conditions en températures aussi élevées, la température maximale de jonction du silicium des composants électroniques servant à la propulsion ne pouvant être dépassée.
L’objectif du projet :
L’objectif est de proposer de nouveaux isolants moins onéreux et plus respectueux de l’environnement que ceux actuellement utilisés pour les câbles aéronautiques. L’ensemble des travaux de ce projet constitue une opportunité pour développer les compétences des filières françaises allant de la recherche scientifique, aux fabricants de câbles, connecticiens, systémiers et intégrateurs afin de maintenir la compétitivité et l’avance technologique des acteurs actuels.
Exemple de topologie de câble extrudé biosourcé dédié à la propulsion électrique
Le projet va entre-autre consister à étudier les mécanismes de vieillissement sous contrainte thermique de l’isolant plus vert haute température proposé par Arkema afin de pouvoir estimer sa durée de vie et la comparer à celle des isolants fluorés.
Le contenu du projet
Le projet se décompose en plusieurs étapes clés :
- Une étude comparative du vieillissement d’un isolant plus vert et d’un isolant fluoré,
- La caractérisation de l’isolant plus vert,
- La réalisation de câbles à isolant plus vert
- La caractérisation de ces câbles
- La caractérisation d’un nouveau thermoplastique haute performance, le PEKK, qui présente l’avantage de pouvoir être utilisé en impression 3D, ce qui peut permettre aux industriels aéronautiques de gagner en coût et temps de développement pendant les phases de maquettage. Des campagnes de vieillissement sont prévues pour déterminer le modèle de vieillissement du PEKK ainsi que ceux des silicones utilisés dans les moyens de connexion.
- L’étude des arcs de surface en conditions aéronautiques afin de proposer de nouvelles règles de design pour les connecteurs plus haute tension.
- L’étude des méthodes d’évaluation de l’état de vieillissement des harnais une fois installés sur avion.
« L’équipe projet qui présente l’avantage d’être multi-compétences est issue du projet Hybelec et est donc déjà bien intégrée. Nous connaissons bien nos membres industriels et académiques, ce qui facilite les échanges et apporte de la dynamique au projet. Nous bénéficions aussi des moyens d’essais développés pour Hybelec ce qui nous permet d’être plus efficaces. Nous remplissons toutes les conditions pour pouvoir proposer à terme un câble plus respectueux de l’environnement » conclut Pierre Henrard, chef de projet GRINHELEC.