Optimiser les masses grâce aux matériaux composites dans l’aéronautique et le spatial

Les secteurs de l’automobile, de l’aéronautiques et du spatial ne sont pas soumis aux mêmes contraintes en terme économique, mécanique ou de tailles de pièces. Cependant, ils sont tous concernés par la question de la diminution des masses, qui engendre mécaniquement une réduction des coûts de carburant mais également un impact environnemental considérable. Voici comment les matériaux composites peuvent permettre d’atteindre ces objectifs.

Matériaux composites aéronautique
Matériaux composites spatial

 

Les avantages des matériaux composites

S’appuyant sur cette démarche, les matériaux composites ont fait leur apparition au cours des années 1950. Issus d’un assemblage d’au moins deux matériaux non miscibles (avec une forte capacité d’adhésion), ils déploient de nouvelles propriétés que leurs éléments constitutifs ne possèdent pas seuls. Formés d’une matrice organique (résine thermoplastique ou thermodurcissable) et de renforts (fibres ou charges), ces composites proposent de nombreux avantages :

  • Gain de masse : comparés aux métaux, les composites ont une faible masse volumique. La quantité d’atomes par unité de volume est moins importante, conférant ainsi un poids moins important ;
  • Sécurité renforcée : la nature fibreuse du matériau s’oppose à des ruptures brutales ou à des propagations de fissures ;
  • Absence de corrosion ;
  • Fabrication simplifiée : grâce à la modélisation 3D et à la fabrication additive ;
  • Marges de sécurité confortables mais suffisamment minimale pour rester compétitif ;
  • Comportement phonique : il permet de réduire les bruits de moteur ;
  • Possibilité de recyclage de certains matériaux. 
Avantages matériaux composites

Réduction des coûts grâce à l’utilisation des matériaux composites

Dans le secteur aéronautique, l’utilisation de pièces composites, en remplacement d’alliages métalliques, permet d’obtenir une diminution de 20% du poids d’un avion.  Ajouté à l’intérêt du gain de masse, le coût d’exploitation devient plus rentable grâce au recours à des pièces réparables et plus résistantes à la fatigue et aux dommages.

La simplification des pièces par intégration des fonctionnalités permet également de réduire le coût global. En effet, il existe aujourd’hui des composites intelligents, combinant tous les avantages mentionnés ci-dessus à une ou plusieurs propriétés propres. Globalement, l’utilisation de ces composites offrent ainsi d’autres avantages sur le plan de la réduction des coûts même si le prix de revient des composants de base reste encore élevé.

Applications des composites dans les secteurs aéronautique et spatial

En prenant pour exemple les résines ; il est aujourd’hui possible de créer des composites à mémoire de forme, ayant la capacité de passer d’une forme choisie à une autre par une augmentation de la température. Cette technologie est applicable dans tous les systèmes de déploiement mono cycliques. Ils peuvent ainsi remplacer un système motorisé par une simple résistance chauffante.

Bras matériaux composites a mémoire de forme

Dans les secteurs de l’aéronautique et du spatial, les résines thermodures sont très largement utilisées pour leur très bonne résistance électrique, mécanique, thermique ainsi qu’aux produits chimiques (matériaux non réactifs). Cependant,  les résines thermodures conduisent à des polymères réticulés. Infusibles, ils ne sont pas transformables et donc non-recyclables, contrairement aux résines thermoplastiques qui peuvent être refondues et recyclées. Il est donc envisageable de combiner les propriétés de résistances des résines thermodures avec la propriété de recyclabilité des résines thermoplastiques pour former des composés toujours plus innovants.

La réduction du poids des pièces passe par une utilisation massive des composites dans les industries. Aujourd’hui, la substitution d’ensembles complexes métalliques par des pièces en composites intelligents et/ ou recyclables permet d’aller encore plus loin dans l’innovation de nombreux secteurs.

Les composites intelligents, notamment à mémoire de forme sont abordés plus en détail dans notre guide téléchargeable : Le guide complet des  matériaux à mémoire de forme et leurs applications.

Pour toute question à ce propos, merci de contacter :

Justine Mançon – mancon@polymerexpert.fr – 05 57 02 07 21

guide complet des matériaux à mémoire de forme

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2019-02-18T18:02:08+00:00