Développement de rivets composite à matrice thermoplastique

Les enjeux écologiques et économiques actuels nécessitent une réduction du poids des avions de ligne. Afin d'augmenter leur performance, les matériaux composites sont utilisés pour leurs hautes propriétés spécifiques. C'est donc avec cet objectif que l'industrie aérospatiale consacre énormément d'effort à développer cette technologie. Par contre, elle impose plusieurs défis de taille. Ces structures en composites sont présentement assemblées avec des boulons en titane. Cette liaison mécanique n'est pas la solution idéale dû à son poids, sa différence de coefficient d'expansion thermique et de conductivité électrique entre le titane et la structure en composite, son risque de pénétration de l'humidité et son risque de répartition non-uniforme des charges. Au cours de cette maîtrise, une technologie d'assemblage novatrice a été développée grâce à des rivets en composite à matrice thermoplastique. Tout d'abord, les rivets sont chauffés par effet Joule au-delà de leur température de fusion. Une fois cette température atteinte, ils sont moulés in situ dans les composants à joindre. La similarité entre les matériaux utilisés pour le rivet et les pièces à assembler apporte une solution aux problèmes de corrosion galvanique, de différence de coefficients d'expansion thermique et de blindage électromagnétique de l'avion. Afin d'assurer une qualité constante dans une optique d'industrialisation, la technique de rivetage proposée dans ce document a été automatisée. Une machine de rivetage a été conçue et fabriquée. Les paramètres de rivetage ont été contrôlés afin de s'assurer de la qualité de la liaison et de sa répétabilité. Afin d'explorer les possibilités de la technologie, deux architectures de renfort (fibres de carbone) (Unidirectionnelle et tressée) et deux types de matrices (polyamide (PA) et polyether ether ketone (PEEK)) ont été testés en cisaillement et en traction. Les tests mécaniques en cisaillement ont démontré que les propriétés spécifiques du rivet unidirectionnel étaient supérieurs aux joints d'aluminium boulonnés en titane. Avec ces avantages, cette technologie pourrait être davantage développée, afin d'être utilisée sur les prochaines générations d'avions.