Technologie – Procédé de fabrication des matériaux composites avancés
À l’aide d’un procédé de fabrication développé chez Gurit, les panneaux composites avancés sont stratifiés et cuits dans l’outil, sans aucun four séparé ou autoclave. Des machines sophistiquées assurent l’usinage, le collage, la peinture et vérifient la tolérance pour respecter toutes les exigences de qualité du constructeur.
Simulation d’un bord ourlé
Surmonter le problème courant par le passé des éléments de fermeture de carrosserie en composite avancé est l’un des exemples de notre capacité unique à développer des solutions pour l’industrie automobile, en particulier pour les voitures de haute qualité. En collaboration étroite avec le client et le fabricant de l’outil, Gurit a développé une solution d’usinage qui simule un bord ourlé sur la pièce en composite, similaire à son équivalent en métal.
Le procédé de fabrication
Kit Conception et Production
Pour permettre de « productioniser » la fabrication des pièces en composites avancés et éliminer les variations entre les pièces, Gurit a développé un procédé de mise en trousse du matériel. Cette méthode rentable de production de kits prédécoupés réduit grandement les compétences et les délais nécessaires au poste de stratification.
Les informations sur la forme de la pièce sont enregistrées à partir de données CAO existantes, et un logiciel AEF développe des formes 2D à partir du modèle 3D. Les exigences telles que les points de fixation durs et les zones monolithiques peuvent être intégrées dans les kits à cette étape.
Les formes 2D sont alors placées numériquement pour obtenir le meilleur positionnement possible et limiter les déchets.
Le logiciel de positionnement est transféré vers une table de découpe CNC (commande numérique par calculateur) automatisée par ultrasons. Les matériaux individuels de tôle de carrosserie et de films de surface sont coupés et empilés, prêts pour l’assemblage des kits. Le matériau de support des formes du kit porte également des informations sur le type de matériau, l’orientation des fibres et un large ensemble de données d’étiquetage, notamment des codes à barres pour le contrôle de l’inventaire et la traçabilité.
Moulage
Le guide de stratification contenant les kits est livré du côté outil avant que chaque modèle de kit ne soit placé dans l’outil de la manière prescrite.
L’usinage secondaire est mis en place et le vide est appliqué. Le programme d’outillage chauffé directement est démarré et la pièce est démoulée.
Un éventail d’outillage est disponible en fonction des taux de production et des volumes. Des outils courts pour composites en fibre carbone (CFK) aux outils en nickel avancés capables d’usiner plusieurs milliers de pièces.
Inspection et usinage CNC
Le composant cuit est démoulé et déposé pour inspection.
Une fois approuvée, la pièce est transférée vers la zone de préparation « salle blanche » où la bavure est enlevée pour permettre son placement dans les dispositifs d’usinage CNC.
Les pièces sont inspectées avant et après les étapes clés du procédé de fabrication, et acceptées pour assurer une qualité élevée.
L’installation contient un poste CNC 5 axes qui peut usiner des ensembles automobiles complets ou des pièces individuelles, tous maintenus sur des dispositifs dédiés.
Une conception soigneuse du kit de matériel assure des méthodes d’usinage faciles et aucune exposition de l’âme syntactique, évitant ainsi tout risque de délaminage des bords de la pièce. Le « moulage à bord net » conçu dans les outils assure que le degré d’usinage requis du périmètre reste au minimum et dans certains cas, qu’il n’est pas exigé du tout.
Assemblage et collage des composants
Gurit a œuvré afin de qualifier les adhésifs les plus adaptés pour le collage des fixations en métal, des composants thermoplastiques et des préimprégnés SMC au substrat en composite avancé. Un adhésif anti-flutter approprié est également utilisé pour assurer la stabilité constante des composants pendant leur durée de vie fonctionnelle.
Tous les composants sont sécurisés dans des appareils de collage spécialement conçus afin que chaque pièce soit assemblée selon les exigences de tolérance stricte des équipementiers d’aujourd’hui.
L’adhésif structural et anti-flutter est appliqué sur les composants avant que toutes les armatures oscillantes et les dispositifs de serrage soient correctement fixés en place. La pièce reste alors en position jusqu’à ce que l’adhésif soit suffisamment sec pour qu’elle puisse être enlevée et placée dans un cadre de cuisson.
Les panneaux internes et externes sont tous moulés, usinés et collés en gardant l’état final à l’esprit.
Application de la peinture
Pendant plusieurs années de collaboration avec DuPont, un système primaire avancé à haute teneur en solides a été développé spécifiquement pour les panneaux en plastique renforcé de fibre carbone (CFRP).
Gurit peut utiliser une ou deux de ses cabines de peinture à humidité contrôlée pour toute sorte d’application, d’une seule couche primaire à une laque, en passant par une couche de finition complète.
Inspection CMM
Pour assurer une qualité répétitive et valider les étapes de moulage, d’ébavurage et d’assemblage, chaque composant est inspecté en interne sur une machine mesure coordonnée (CMM) automatisée.
Les appareils CMM tiennent les composants dans la file et en fonction de leur position de montage sur le véhicule pour assurer des résultats répétables.