s'agisse de panneaux extérieurs, des pare- chocs ou des cadres de radiateurs. Ces fibres étaient courtes (5 ou 6 mm.) ou longues (40 à 50 mm.) ; mais depuis sont apparues les fibres continues, utilisées dans les véhicules très haut de gamme tels que l'Aston Martin DBS ou des modèles de niche comme pour la McLaren-Mercedes SLR. De même, ces fibres continues sont utilisées pour des pièces très techniques comme des chassis de voitures de course.


 Quelles contraintes rencontrent les industriels quant à l'utilisation de ces matériaux ? Ce que l'on peut dire, c'est qu'aujourd'hui les constructeurs sont prêts à utiliser les composites à plus grande échelle, pour des volumes de moyenne quantité, soit 800 à 1 000 pièces par jour. Pour cela, ils ont besoin de procédés de fabrication parfaitement bien réglés ; c'est à cela que la simulation va servir. Il convient égale- ment de préciser que le premier frein au développement de ces matériaux réside dans la nécessité de changer les habitudes de conception. Les industriels ont conçu ces cent dernières années des véhicules construits à l’aide de métaux (acier, alumi- nium) et l’utilisation des matériaux compo- sites nécessite un changement radical de méthodologies. Au-delà de cette contrainte technologique existe, bien entendu, une contrainte d'ordre économique, même si depuis plusieurs années, le coût des fibres de carbone et de verre a diminué. Investir dans la fabrication à partir de tels maté- riaux demeure important.


Par ailleurs, il reste beaucoup de travail à faire pour réduire le temps de procédé malgré des efforts en termes de durée des opérations effectuées à partir de résine thermoplastique où le temps de cristalli- sation est désormais plus court. Enfin, les principales contraintes du composite rési- dent dans la prédiction du comportement des matériaux lors des opérations de simu- lation ; celle-ci doit être la plus fine et la plus exacte possible. Ainsi, dans le cadre de projets collaboratifs de R&D, nous travaillons sur de nouveaux développe- ments portant notamment sur l'améliora- tion des critères de rupture ; c'est-à-dire à quel moment une pièce composite va se détruire lorsqu’elle est soumise à une solli- citation. Les applications concernent par exemple les longerons, pièce chargée d'ab- sorber les chocs en cas de crash.


 Vers quel avenir se tournent les matériaux composites ? L’aéronautique a une grande expérience de ces matériaux, ce qui n'est pas le cas de l'automobile. Le problème, c'est que les industriels de l’automobile ne peuvent pas se contenter de débaucher des ingénieurs chez Airbus et Boeing. Ainsi l'automobile présente encore quelques difficultés dans la mesure où ces expériences ne peuvent pas être directement transposées à ce secteur du fait de ses grandes différences avec l'aéronautique : les volumes et les cadences de production sont bien plus élevés et les contraintes liées au recyclage des matériaux sont plus fortes. De ce fait, les constructeurs recourent aux résines thermoplastiques. Or l'industrie a moins d'expérience dans ce domaine. Comme on


connait moins ces résines, les solutions de modélisation doivent s'adapter. L'objectif de nos travaux consiste à obtenir un niveau élevé de prédiction des performances thermoplastiques et équivalent à celle exercée sur les thermodurcissables. Par ailleurs, les constructeurs automobiles vont de plus en plus utiliser ces matériaux composites dans les véhicules électriques et hybrides. Mais ces voitures aux énergies alternatives vont présenter de nouvelles problématiques ; désormais, il est possible de repenser totalement l’architecture d’un véhicule au moment de sa conception. Par ailleurs, si on s’affranchit de l’espace occupé par un ensemble moteur thermique + boîte de vitesse classique à l’avant du véhicule, on peut complètement repenser les formes et les usages d’une partie du véhicule. C’est une question d’architecture. Les moteurs électrique peuvent etre localisés dans les roues – comme les solutions Michelin exis- tantes – et les batteries pourraient etre fixées sous les sièges et/ou dans ce qui constituait le tunnel de transmission – à l'image de la solution conçue pour la Chevrolet Volt 


Propos recueillis par Olivier Guillon


ESI lance deux nouvelles solutions de simulation des pièces composites


PAM-Form Développée grâce à de nombreux partenariats industriels dans les secteurs automobile, aéro- spatial et défense, PAM-Form est une solution de fabrication virtuelle pour les procédés de for- mage non-métalliques. Celle-ci fournit une prédiction réaliste des procédés de formage et pré- formage des composites stratifiés, ce qui permet aux ingénieurs de sélectionner les matériaux les plus adéquats, les modèles d’outillage les plus appropriés et les paramètres les plus pré- cis. PAM-Form permet aux ingénieurs de prédire les défauts de fabrication – dont les plisse- ments, les zones de brillance excessive, pontage ou manque d’uniformité du flux de résine à travers l’épaisseur – et de les corriger en modifiant les paramètres ou l’outillage. PAM- Form peut être utilisé pour de nombreux procédés de fabrication des matériaux composites : embou- tissage, formage sous vessie, drapage manuel ou encore formage sur coussin élastomère.


PAM-RTM PAM-RTM est un outil qui permet de simuler des procédés d’infusion ou d’injection de résine pour la fabrication des composites, avec ou sans inserts. Il fournit des prédictions pour la fabri- cation de pièces composites particulièrement épaisses, complexes, ou de grandes dimensions comme celles utilisées dans les industries éolienne, aéronautique ou automobile. Le système simule de nombreux procédés de fabrication utilisant le moulage liquide de composites : mou- lage par transfert de résine (RTM), moulage par transfert de résine sous vide (VARTM), moula- ge par infusion sous vide (VARI), moulage par transfert de résine par compression éventuelle- ment articulée (CRTM et A-CRTM). Nouveauté dans la version 2012 : un solveur plus puissant peut désormais gérer l’analyse thermique du préchauffage, le remplissage non-isotherme, et la cuisson de manière encore plus précise. De plus, grâce à la collaboration d'ESI avec l’uni- versité de Nottingham au Royaume-Uni, une base de données des perméabilités (relative à un grand nombre de textiles) est maintenant disponible pour les clients de PAM-RTM et sera enri- chie à l’avenir.


ESSAIS & SIMULATIONS  JANVIER, FÉVRIER, MARS 2012  PAGE 34


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