Les matériaux composites aéronautiques apportent aux avions une légèreté bienvenue dans le cadre des dernières réglementations environnementales qui encouragent les constructeurs à réduire leur empreinte carbone. © Jag_cz, Fotolia

Sciences

Matériaux composites : quels avantages pour l’industrie ?

Question/RéponseClassé sous :physique , matériaux composites , recyclage des matériaux composites

Le propre des matériaux composites, c'est qu'ils présentent des caractéristiques dont les différents composants qui les constituent, à eux seuls, ne peuvent pas se prévaloir. Un atout majeur dans un environnement industriel en quête permanente de performances.

Le marché des matériaux composites progresse chaque année. Signe que ces matériaux ont de quoi séduire l'industrie. Tout d'abord parce qu'ils sont légers : 50 % plus que l'acier et même 30 % plus que l'aluminium. Et dans un monde où l'on cherche de plus en plus à économiser du carburant pour émettre de moins en moins de CO2, c'est là un atout majeur. Ainsi les matériaux composites aéronautiques occupent-ils une place de choix. On en trouve dans les aubes des moteurs LEAP de l'Airbus A320neo. Dans certains appareils, comme de Boeing 787, la part des composites atteint les 50 %.

Rappelons que sur le papier, l'idée paraît simple. Choisissez un renfort, comme une sorte de squelette, pour garantir la tenue mécanique de votre matériau. Puis enveloppez-le d'une matrice. Son rôle sera d'une part d'assurer la cohésion du matériau composite tout en permettant de lui donner forme et d'autre part de transmettre les efforts mécaniques au renfort tout en le protégeant contre les agressions de l'environnement. Vous obtiendrez un matériau composite aux propriétés dont les matériaux qui le constituent ne peuvent pas, à eux seuls, se prévaloir.

La plupart des pales d’éoliennes sont fabriquées à partir de matériaux composites, à la fois légers et solides. Un avantage encore plus important lorsque l’on envisage de fabriquer des éoliennes de très grande taille pour la production offshore. © Voyagerix, Fotolia

Les nombreux atouts des composites à matrice organique

Ce sont les composites à matrice organique qui semblent le plus séduire l'industrie. Des résines polymères thermodurcissables ou thermoplastiques renforcées de fibres de carbone ou de verre, le plus souvent. Parmi les avantages de ces matériaux composites, le fait qu'ils peuvent être conçus « à la carte ». Il suffit pour cela d'ajuster les propriétés de la résine à l'aide d'additifs ou encore de modifier la nature du renfort et l'orientation des fibres. Et les procédés de mise en forme à disposition sont nombreux : moulage, compression et formage, injection, etc. De quoi réaliser des pièces complexes de toutes tailles.

Par ailleurs, les investissements à consentir pour produire de petites séries de pièces en matériaux composites sont inférieurs à ceux nécessaires pour mettre en forme des matériaux plus traditionnels. Dans le secteur de l'automobile, on les retrouve donc beaucoup sur les modèles haut de gamme. Grâce à eux, le constructeur britannique McLaren espère produire prochainement les modèles les plus légers du marché des voitures de sport.

Du côté des performances, il faut aussi souligner un rapport rigidité et résistance sur poids plus intéressant que celui de l'acier. Un atout, dans le secteur de la construction, pour les fabricants de câbles de renforts, par exemple. Et leur résistance à la corrosion les rend intéressants lorsqu'il s'agit d'imaginer de nouveaux renforts pour les bétons.

L’industrie pétrolière demande des matériaux résistants aux températures, à l’abrasion aux produits corrosifs et aux fortes pressions. Des qualités que peuvent présenter certains matériaux composites qui en plus, apportent leur légèreté par rapport aux matériaux métalliques, à rigidité équivalente. © xmentoys, Fotolia

Composites thermodurcissables versus composites thermoplastiques

Notez également que parmi les matériaux composites à matrice organique, on peut distinguer les composites thermodurcissables des composites thermoplastiques. Leurs performances mécaniques se rejoignent. Mais les seconds résistent mieux aux chocs notamment. Par ailleurs, les résines thermoplastiques sont plus faciles à stocker. Et les matériaux composites qu'ils forment peuvent être assemblés par thermosoudage. Sans avoir recours à de la colle, donc.

Dernier avantage, et pas des moindres, dans un monde de plus en plus contraint par la réglementation, les matériaux composites thermoplastiques tout particulièrement sont recyclables. Après broyage ou même probablement bientôt après dépolymérisation de la résine thermoplastique.

Abonnez-vous à la lettre d'information La question de la semaine : notre réponse à une question que vous vous posez, forcément.

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !

Cela vous intéressera aussi

La chimie verte bouleverse des secteurs de l’industrie  L’essentiel des produits de consommation courante est aujourd’hui issu de la chimie industrielle. Et le concept de chimie verte, nous raconte en vidéo Stéphane Sarrade, directeur de recherche en chimie et génie des procédés, est en passe de révolutionner ce monde que rien ne semblait jusqu’alors pouvoir venir bousculer.