Développement et optimisation d'un procédé de mise en forme par injection d'une pièce complexe à épaisseur variable en matériaux composites

Résumée Dans le cadre des travaux de recherche de la Chaire sur les composites à haute performance (CCHP) et dans une optique de réduction des coûts de fabrication, une évolution du procédée d'infusion a été développée ainsi qu'un nouveau type de moule d'injection. Ceux-ci ont été développés dans l'optique de fabrication de pièces de petites et moyennes dimensions applicables à l'industrie des sports et de l'automobile. Ces nouvelles avancées technologiques ont pour objectif principal de diminuer les coûts de fabrication de pièces complexes en matériaux composites. Un procédé permettant une réduction des étapes d'assemblage est d'abord proposée, permettant une réduction du coût de la main d'oeuvre. En utilisant une vessie sacrificielle fermée, cette nouvelle technique permet de fabriquer en une seule infusion une pièce qui autrement devrait être infusée en deux parties, nécessitant du même coup une étape d'assemblage. Le développement d'un nouveau type de moule permet de réduire le coût de fabrication des moules RTM. Ce moule est composé d'une paroi semi-rigide soutenue par une masse de poudre céramique de Silicate d'Aluminium et dont la forme, qui est modifiable, est maintenue par l'application d'une pression de vide. Une série d'essais préliminaires ont permis de démontrer la faisabilité du procédé d'infusion sur vessie sacrificielle fermée. Plusieurs pièces ont été fabriquées, permettant une sélection adéquate du matériel composant la vessie. Cette nouvelle approche sera ensuite utilisée pour fabriquer des pièces adaptées aux besoins de la recherche industrielle, soit des pales d'éolienne d'une longueur de 1,5 m. Le moule permettant de fabriquer ces pièces est fondé sur un nouveau concept à base de poudres sous vide. Une sélection des grains et une série d'essais mécaniques ont permis de déterminer qu'une poudre céramique constituée de silicate d'aluminium, un matériau abrasif couramment utilisé en fonderie, possède des propriétés propices pour la fabrication d'un moule renforcé par cette nouvelle approche. Le procédé d'infusion sur vessie sacrificielle fermée permet de fabriquer des pièces nécessitant normalement une étape supplémentaire d'assemblage. Ce procédé s'est révélé consistant et capable de faciliter la fabrication de pièces complexes à coeur creux. De plus, il a produit des pièces d'une qualité au moins équivalente à celles fabriquées par les méthodes traditionnelles. La structure composée de poudre céramique contrainte à montré que la friction intergranulaire d'une poudre permet de résister à la pression du moule.