Les matériaux composites continuent de supplanter les métaux dans les nouvelles plateformes aérospatiales en raison de leurs meilleures performances, de leur cycle de vie et de leurs avantages en matière de fabrication. Les composites sont couramment spécifiés pour les grandes applications de structures primaires et secondaires, car ils sont plus rentables, grâce à la réduction du poids, à la liberté de conception et à une durée de vie plus longue. Cependant, de nombreux composants métalliques restent encore sur les avions, au moins en partie en raison d'une lacune dans la capacité du produit à remplacer par du métal des pièces 3D de forme complexe, telles que des supports structurels, des raccords, des clips ou d'autres composants pour lesquels le moulage par injection n'est pas suffisamment performant, mais pour lesquels l'utilisation de matériaux composites traditionnels à fibres continues est peu pratique (ou impossible) en raison de la géométrie complexe du composant.

Fibre longue discontinue

Les matériaux composites DLF (Discontinuous Long Fiber) moulés par compression sont destinés à remplacer le métal dans les pièces complexes semi-structurelles ou structurelles. Les matériaux DLF sont produits en découpant un ruban préimprégné unidirectionnel à haute teneur en fibres, qualifié pour l'aérospatiale, en "flocons" ou "copeaux". Les "flocons" sont pesés et chargés dans la cavité du moule de compression. La chaleur et la pression du processus de moulage servent à faire fondre la matrice thermoplastique pour l'écoulement. La viscosité élevée de la résine thermoplastique PEEK transporte les fibres de renforcement de manière uniforme dans le moule, ce qui donne un composite à fibres aléatoires avec une fraction fibre/résine constante. Des formes très complexes peuvent être produites par ce procédé sans avoir recours aux procédures traditionnelles de mise en place à la main, et de nombreux composants peuvent être moulés en forme nette ou quasi nette avec des exigences d'usinage et de finition réduites. Des inserts filetés, des douilles ou d'autres composants métalliques peuvent également être incorporés dans le processus de moulage, ce qui réduit encore le besoin d'opérations secondaires.

Qu'est-ce qu'il y a dans les flocons ?

Les polymères matriciels pour les matériaux DLF dans les applications aérospatiales peuvent être thermoplastiques (typiquement PEEK ou PEKK) ou thermodurcissables (typiquement époxy). Greene Tweed s'est concentré sur l'utilisation de matrices thermoplastiques PEEK et PEKK pour son matériau Xycomp® DLF™ en raison des facteurs suivants :

• Ténacité inhérente de la matrice thermoplastique pour une meilleure tolérance aux dommages par rapport à l'époxy.


• Absorption d'humidité extrêmement faible pour des effets chauds/mouillés minimes par rapport à l'époxy.


• Excellente performance en matière de flamme/fumée/toxicité, dépassant toutes les exigences de la FAA, de l'EASA et des OEM pour les applications intérieures.


• Excellente performance au feu, répondant aux exigences de passage au feu de 5 et 15 minutes.


• Capacité à supporter des températures de service à long terme plus élevées que celles d'une époxy classique.


• Excellente résistance aux fluides typiques de l'aérospatiale


• Viscosité élevée de la résine pour une séparation minimale des fibres et de la résine pendant le traitement et une distribution uniforme des fibres et de la résine dans les pièces moulées finales.


• Facilité de recyclage, pour les déchets et les avantages environnementaux en fin de vie.

Alors que le rythme d'adoption des composites pour les structures aérospatiales continue de s'accélérer, il est nécessaire de disposer d'une capacité composite rentable permettant d'éliminer davantage les composants d'interface métalliques complexes de forme 3D tout en offrant des économies de poids, l'élimination de la corrosion, la consolidation des pièces et d'autres avantages identifiés des composites. Les composites DLF moulés par compression offrent une option viable et prête à la production pour combler cette "lacune dans le remplacement du métal", avec des applications actuellement en service de production sur plusieurs grandes plateformes d'avions commerciaux.

 

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