Essais & Simulations n°141

DOSSIER RECHERCHE &

DOSSIER RECHERCHE & DÉVELOPPEMENT Retour sur Compostamp, un projet qui a su fédérer aéronautique et automobile Réunir les secteurs de l'aéronautique et de l'automobile au sein d'un seul et même projet, tel était le défi de l'IRT Jules Verne. C’est le cas du projet baptisé Compostamp. Orchestré par l’IRT Jules Verne, il avait pour but de tester la faisabilité du procédé de thermo-estampage/ surmoulage pour la fabrication de pièces aéronautiques. Lancé en janvier 2015, le projet baptisé Compostamp portait sur l'estampage-surmoulage deux pièces en composite dans le but de réduire les coûts de production et d'augmenter les cadences. Deux ans et demi plus tard, l'institut de recherche situé en région Pays de la Loire lançait Cosmos, un projet visant à améliorer la performance pour une meilleure compréhension des phénomènes physiques de pièces composites surmoulées. Nouveauté, ce projet a fait appel au moyen d'essais de l'IRT et à davantage de moyens de simulation. Si les besoins sont différents entre le monde de l'automobile et celui de l'aéronautique, les enjeux sont similaires. À l'image de l'ensemble de l'industrie, les défis relevant des coûts de production et des montées en cadence semblent les mêmes pour tous. Mais de là à impliquer des industriels, des acteurs de la R&D issus de deux filières radicalement différentes, le pari n'était pas joué d'avance, d'autant que les finalités ne sont pas tout à fait les mêmes. « Pour l'automobile, l'idée est de produire une pièce par minute contre une pièce toutes les cinq minutes dans l'aéronautique », précise-t-on au sein de l’IRT. Il en est de même, pour les niveaux de maturité entre l'automobile qui utilise essentiellement des polyamides à base de fibre de verre, et l'aéronautique, grand utilisateur de matériaux à base de fibres de carbone haute performance, aux températures très élevées. « Pour l'automobile, la démarche est différente car l'objectif était de réaliser une pièce école mettant en avant les difficultés de fonctionnement, de test et de géométrie. Pour l'aéronautique, l'objectif au contraire était de valider la mise en œuvre de ce type de matériaux et de leurs performances mécaniques afin de démontrer leur faisabilité mécanique sur un clip, une pièce permettant la liaison entre le fuselage et le raidisseur. » DE NOMBREUX PARTENAIRES SUR LE PROJET Mais Compostamp ne s'est pas contenté de réunir des acteurs de l'automobile tels que Renault, PSA et Faurecia, de l'aéronautique avec Airbus et Daher. Le Cetim et l'IPC de Laval étaient également de la partie ; cet appui de centre 58 IESSAIS & SIMULATIONS • N°141 • mai - juin 2020

DOSSIER Compostamp ne s'est pas contenté de réunir des acteurs de l'automobile ; le Cetim et l'IPC de Laval étaient également de la partie sous la presse ; une méthode de surmoulage qui s’applique sur différentes pièces. Dans le domaine de l'aéronautique, les essais se faisaient à très haute température sur une presse horizontale chez Dedienne ». Les essais ce sont d'abord dérouler sur des éprouvettes simples puis de plus en plus complexes afin d'en sortir quatre pièces au total. Dans l'automobile, les résultats sont à la hauteur des attentes en matière de cadence de production avec une pièce produite par minute et en termes de procédé, de caractérisation de tester de contrôle de pièces : « nous avons constaté une bonne santé de la matière sur les pièces une bonne répétabilité dans le process ». Dans le domaine aéronautique, des essais ont porté sur des éprouvettes simples sur lesquelles a pu être validée la mise en œuvre des matériaux. Le premier niveau de performances mécaniques atteint s’est révélé encourageant. La pièce démonstratrice – le clip – a bien été produite dans les temps et a permis à Airbus et à Daher d'obtenir de précieuses informations leur permettant de procéder à une analyse technico-économique dans le but de savoir si cette pièce a un potentiel. Celle-ci a ainsi servi de base aux deux constructeurs qui aujourd'hui produisent leurs pièces estampées, usinées puis assemblées avec un seul et même outillage, sans reprise. technique avait pour rôle de coordonner la méthodologie et de contrôler l'aspect technique mais aussi et surtout de fournir des moyens d'essais (le Cetim et l'IPC pour l'automobile, Dedienne pour outillage aéronautique). En matière d'essai justement, dans l'automobile, l'objectif était de confronter les pièces sur une presse horizontale à l'IPC et sur une pièce presse verticale au Cetim. « Cela consistait à chauffer un semi produit sous la forme d'une plaque composite à une température de fusion pour obtenir une matière molle et ensuite l'injecter dans les moules puis Clip fabriqué selon le procédé de thermo-estampage/surmoulage dans le cadre du projet Compostamp UN NOUVEAU CONSORTIUM POUR UN NOUVEAU PROJET Dans l’esprit de Compostamp, le projet Cosmos a vu le jour en octobre 2017, pour le volet aéronautique uniquement, le niveau de maturité des pièces automobile étant suffisant. Objectif : améliorer la performance des pièces composites surmoulées pour mieux en comprendre les phénomènes physiques. « Ce projet de trois ans intègre beaucoup plus de simulation numérique. Particularité de Cosmos, la campagne de tests a eu lieu au sein de l’IRT Jules Verne. Le premier essai a été concluant ; les tests vont dans le sens de l’amélioration des propriétés mécaniques afin d’augmenter les performances des pièces écoles dont on a complexifié les géométries ». Du contrôle en ligne est également effectué afin de mieux comprendre les paramètres du procédé. Celui-ci fait aussi l’objet de simulation au sein du laboratoire mécanique des contacts et des structures (Lamcos) sur les opérations d’estampage. Idem pour le procédé d’inspection. Puis tout est importé dans le logiciel Abaqus. « L’objectif [cette année] de ce nouveau projet est de fournir les paramètres process pour la fabrication des pièces, et d’atteindre les meilleures performances possibles de la pièce ainsi fabriquée », a précisé Dominique Bailly, directeur de l’innovation chez Daher. ● ESSAIS & SIMULATIONS • N°141 • mai - juin 2020 I59