Les composites thermoplastiques pour accélérer la production aéronautiques

L’industrie aéronautique table sur des prévisions de plus de 35 000 nouveaux appareils dans les 20 années à venir. L’explosion de la demande sera telle qu’il faudra imaginer de nouvelles approches et de nouvelles technologies pour y répondre. En conséquence, les composites thermoplastiques devraient jouer un rôle de plus en plus important dans l’accélération de la production des futurs avions.

Les composites thermoplastiques multiplient les avantages par rapport aux thermodurcissables encore largement utilisés aujourd’hui, offrant notamment des cycles de production très courts et des coûts globaux minimisés. Une pièce-type en composite thermoplastique peut réduire de 20 à 30 % le temps de fabrication, comparé aux métaux ou à d’autres composites traditionnellement utilisés. Le PDG de Victrex Jakob Sigurdsson est convaincu que sa société est bien positionnée pour favoriser l’accélération de la conversion des composites thermodurcissables aux thermoplastiques. Victrex a signé des partenariats avec des équipementiers et des centres de recherche aéronautiques, en particulier autour de sa famille de produits composites Victrex AE 250 et de la technologie associée, permettant aux avionneurs d’élever leurs cadences de production tout en continuant à respecter les exigences de sécurité, de qualité et de protection de l’environnement.

L’année dernière, Victrex avait annoncé l’investissement dans une joint-venture baptisée TxV Aero Composites avec son partenaire de développement de longue date, TriMack Manufacturing, en vue de mettre en place la chaîne d’approvisionnement nécessaire.

Les partenaires restent convaincus qu’il s’agit là d’une étape essentielle pour accélérer l’adoption de thermoplastiques et de techniques de fabrication innovantes qui viseront à accélérer la production aéronautique et de raccourcir les délais de commercialisation tout en offrant des retours sur investissement plus rapides. Grâce à l’investissement dans de nouvelles installations de pointe, TxV met le cap sur la fourniture des pièces composites à des rythmes et des cadences adaptées à l’aéronautique civile. Egalement, l’acquisition du spécialiste des fibres Zyex et la participation dans le centre de recherche TPRC (Thermoplastic Composite Research Centre) sont parfaitement en phase avec les objectifs à long terme de Victrex d’améliorer considérablement l’efficacité et la productivité dans le secteur aéronautique.

« Mettre au point de nouvelles solutions composites à matrices polycétones pour l’aéronautique est une entreprise de longue haleine qui fait inévitablement partie de la courbe de développement préalable à l’adoption généralisée par l’industrie, » précise Jakob Sigurdsson. « Par le passé, Victrex a prouvé dans différents secteurs qu’en montrant la voie par l’innovation pionnière à base de PAEK, nos clients et nos marchés peuvent tirer parti de réels avantages en accélérant leurs cycles de fabrication et en proposant des progrès tangibles en matière de performance. Aujourd’hui, nos solutions composites gagnent également du terrain dans le secteur pétrolier et gazier et commencent à être commercialisées dans le domaine des équipements médicaux. »

Haut niveau de maturité technologique
Tim Herr, Director Aerospace chez Victrex, ajoute : « La chaîne et les capacités d’approvisionnement sont des critères importants pour augmenter les volumes de composites thermoplastiques dans les futurs programmes aéronautiques. En ayant recours aux polymères hautes performances, les coûts initiaux des composites thermoplastiques pourraient être plus élevés, mais l’équation change immédiatement lorsque l’on considère les coûts globaux »

Les composites TxV Aero proposés par la joint-venture Victrex/TriMack offriront par exemple un choix élargi de produits, allant des laminés sur mesure aux inserts composites préformés pour les process de moulage hybride, en passant par les pièces composites finies et les composants et assemblages composites hybrides surmoulés complets. Ils sont basés sur la famille de produits composites Victrex AE 250 lancée récemment. Elle offre des températures de mise en œuvre plus basses et permet ainsi de recourir à une technologie innovante de moulage hybride combinant la robustesse des composites thermoplastiques renforcés par fibres continues à la flexibilité de design et aux performances démontrées des polymères de moulage par injection Victrex PEEK.

« Ces produits innovants peuvent procurer des gains de poids jusqu’à 60 % par rapport aux solutions conventionnelles en métal, contribuant ainsi à réduire la consommation de carburant et par conséquent les émissions de gaz. Les retombées sont positives pour les coûts et pour l’environnement puisque la production est réalisée en continu avec des temps de cycle mesurés en minutes, quand les alternatives thermodurcissables nécessitent des heures » résumait Tim Herr.

Des atouts supplémentaires viennent encore bonifier le rapport coûts/bénéfices :
- Les composites thermoplastiques sont recyclables et les équipementiers peuvent ainsi remettre en œuvre une pièce conçue avec le même matériau tout en respectant le cahier des charges. Une fois polymérisé en revanche, un thermodurcissable ne peut plus être réutilisé, entraînant des coûts consécutifs de mise au rebut,

- A la différence des thermodurcissables, les composites thermoplastiques PAEK ont une durée de stockage illimité, permettant aux fabricants d’acheter les matériaux pour produire des pièces aujourd’hui et de les conserver pendant plusieurs mois. Plus besoin de gérer les dates d’expiration des thermodurcissables pré-imprégnés ni d’éliminer les matériaux périmés,

- Grâce à leur tolérance aux impacts, les thermoplastiques PAEK contribuent à réduire les dépenses de maintenance onéreuse. Ils présentent également de faibles taux FST (flamme, fumée, toxicité) pour une grande fiabilité d’utilisation, une bonne résistance à la fatigue pour une longue durée de vie et une durabilité excellente dans les environnements corrosifs et chimiques extrêmes.