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Objets en composite à charnière intégrée


Common Fibers, une start‐up fondée par des étudiants californiens et financée sur Kickstarter, a développé une nouvelle technique qui permet de créer de véritables charnières dans les pièces composites avec une faible réduction des propriétés mécaniques.

Même si elle n’est pour l’instant utilisée que pour fabriquer des objets de consommation courante, comme des portefeuilles, la technologie pourrait intéresser d’autres secteurs.

Réalisation des charnières

La technologie développée par Common Fibers, dont le brevet est en cours d’homologation, consiste à utiliser un laser pour ablater la résine d’une plaque composite stratifiée en des zones bien précises, où ne restent ensuite que les fibres, flexibles. Le processus peut être conduit sur un pli unique, ou sur un stratifié plus épais, selon le besoin.

L’entreprise travaille principalement avec des tissus carbone/époxy de 0,5 mm d’épaisseur, mais dit avoir testé avec succès d’autres matériaux et épaisseurs. Le laser utilisé est un modèle au CO2 de 150 watt de la société Full Spectrum Laser.

Des dispositifs de refroidissement sont utilisés pour concentrer la chaleur du laser dans la zone de la charnière. Les paramètres du laser (vitesse, puissance, intensité et distance) sont adaptés au matériau, à l’épaisseur du stratifié et à la géométrie de la charnière.

Applications

Cette technique permet non seulement de réaliser des pièces pliables, mais aussi, en apportant de la résine crue dans les zones de charnières, de former une nouvelle pièce rigide, de la même façon qu’on met en forme par pliage une tôle d’acier.

On peut ainsi obtenir une pièce composite à la géométrie complexe sans avoir à investir dans un moule. Cette technique peut de plus être utilisée pour recycler des panneaux de carbone existants, en formant de nouvelles pièces.

Si l’on souhaite conserver la fonction charnière, un ruban de polyuréthane peut être ajouté pour protéger les fibres.

Résistance mécanique

D’après les tests réalisés par Common Fibers, les fibres de la charnière conservent 78% de leur résistance mécanique en traction, et la charnière proprement dite conserve 92% de sa résistance initiale après 50000 cycles.

Par rapport à une charnière métallique, cette charnière intégrée permet d’éviter les collages ou les assemblages mécaniques qui alourdissent le produit et sont souvent le point faible en fatigue.

Potentiel

Dans le secteur des biens de consommation, les applications à l’étude vont des coques pour ordinateurs portables aux étuis pour instruments de musique en passant par les vélos pliables.

La technologie a déjà été utilisée en aéromodélisme, et pourrait un jour être insérée sur des avions échelle 1 – ce qui nécessiterait bien sûr des efforts de développement plus poussés, à commencer par une maîtrise accrue des paramètres laser.

Enfin, comme cette technologie utilise un laser, on peut aussi envisager une intégration avec les imprimantes 3D, qui disposent déjà d’un laser dont le déplacement est contrôlé par ordinateur.

 

Source : « Your flexible friend : FRP with a hinge », Liz Nickels, Materials Today, le 24 novembre 2015.

Crédit photo : Common Fibers.


A propos de Magalie Castaing

Après 10 ans d’ingénierie mécanique dans le secteur de la défense, j’ai créé une entreprise de développement web : Kasutan. Le Journal du composite est l’intersection de mes différents métiers : ingénierie, langues et internet.