Une nouvelle structure de transition pour les matériaux composites

Construire plus léger est une compétence clé. Et dès qu’il s’agit de masses à alléger et pouvant se déformer, une expression revient régulièrement : les matériaux composites à renforts fibres. Pour disposer des meilleures caractéristiques, il faut utiliser les différents matériaux et les lier dans un composite. Une des combinaisons les plus intéressantes est constituée de fibres de carbone associée à une matrice d’aluminium. Pour l’instant le lien entre fibres et matrice est réalisé par un assemblage soit de type adhésif, soit de type mécanique. Mais dans la recherche d’améliorations des propriétés mécaniques et de réduction de la masse, le développement de nouvelles solutions d’assemblage ou de fabrication est un enjeu important.

 

Les solutions à base de fibres de carbone et d’aluminium offrent des propriétés intéressantes en termes de masse, de phases de fabrication, etc. Les domaines dans lesquels sont introduits ces matériaux ne se limitent pas à l’aéronautique mais plutôt à l’ensemble des industries où se trouve de la construction mécanique : l’éolien ou l’automobile, par exemple. Dans certains nouveaux modèles de voiture la carrosserie est en fibres de carbone et le châssis en aluminium. Une technologie d’assemblage est donc nécessaire et, pour l’instant, la technique repose sur un mélange entre rivetage et collage.

 

Les scientifiques de l’Institut Fraunhofer pour les techniques de fabrication et la recherche appliquée en matériaux (IFAM) de Brême ont développé de nouvelles solutions pour différentes sortes de liaisons (voir les photos de deux solutions).

 

 

 
Les chercheurs poursuivent le but d’une structure dite « de transition » destinée à faire le lien entre les fibres et l’aluminium. Avec leurs nouvelles solutions, les chercheurs vont au-delà de ce qui a été déjà fait. Ils ne se contentent pas de trouver seulement un moyen de lier l’aluminium aux fibres. Ils veulent aussi que ce moyen soit tant léger que peu volumineux. Ils ont d’abord cherché à développer des techniques qui mènent à une isolation galvanique des matériaux et réduit ce-faisant la corrosion du composite aluminium-fibres de carbone. Cette caractéristique est essentielle car il faut savoir qu’à l’interface matrice-renfort dans le cas d’un composite aluminium-carbone, la corrosion est importante. Cette structure peut être soit à base de fibres de verres à haute résistance thermique ou soit à base de titane. Ces solutions sont aussi intéressantes l’une que l’autre, car elles permettent une intégration facile et directe avec la pièce en aluminium par le biais d’une coulée d’aluminium. La coulée d’aluminium est un sujet sur lequel l’IFAM travaille beaucoup dans le cadre de ses recherches sur les technologies de la fonderie. Le département des technologies plasma et des surfaces de l’IFAM est aussi impliqué, en cherchant les modifications surfaciques de la liaison appropriées afin de réduire la corrosion et d’améliorer les performances mécaniques.

 

L’Agence allemande de moyens pour la recherche (DFG) soutient également le projet.

 

 

 

Pour en savoir plus, contacts :

– Site Internet de l’IFAM (en allemand) : http://www.ifam.fraunhofer.de/
– Prof. Dr. Ing. Axel S.Herrmann, de l’Institut « Fibres » de l’Université de Brême – tél. : +49 (0)421-218-58701 – email : herrmann@faserinstitut.de

 

Sources :

« Gießtechnisch verbunden: Hybride CFK-Aluminium-Fügeverbindung für den Leichtbau », communiqué de presse de la Société Fraunhofer – 21/05/2013 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/XBRGA

 

Rédacteurs :

Grégory Arzatian, gregory.arzatian@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr