Pièce structurale automobile complexe moulée à partir d'une seule préforme

Stephen Moore | 15 novembre 2022

Cannon Tipos a collaboré avec Coriolis Composites pour le moulage par transfert de résine haute pression rapide et précis (HP-RTM) d'une préforme sèche proche de la forme nette. La pièce est fabriquée avec la technologie brevetée de placement automatisé des fibres (AFP) de Coriolis.

Coriolis Composites est un leader mondial dans la fourniture d'équipements et de machines robotiques AFP, qui permettent la pose de fibres continues ou discontinues avec un minimum de gaspillage de matière, dans différentes orientations, même pour des surfaces géométriques complexes. Elle a développé un procédé exclusif de fabrication de préformes fonctionnalisées en fibres sèches de pièces composites pour divers secteurs industriels, notamment l'aéronautique et l'automobile.

« Ce n'est qu'au cours de la dernière décennie que des technologies de préformes techniques avancées et rentables ont émergé, remplaçant le besoin d'un alignement précis et à forte intensité de main-d'œuvre de plusieurs préformes dans un moule HP-RTM », a déclaré Andrea Castelnovo, responsable de la technologie et de la R&D chez Cannon Tipos. « La préforme sèche innovante de forme quasi nette développée par le procédé AFP de Coriolis et notre moule en acier, poli pour une finition miroir, ainsi que des machines de dosage à haute pression et des équipements d'injection ont permis de réaliser une pièce structurelle complexe en blanc pour le renforcement local à l'aide d'une seule préforme dans un processus rapide et facile avec une productivité élevée et des coûts durables.

La préforme sèche AFP 2D est composée d'une orientation optimisée des fibres de couches de fibres de carbone non tissées unidirectionnelles (UD) (280 g/m2 pli) avec une fraction volumique de fibres (FVF) de 55 %, obtenant des propriétés mécaniques supérieures dans la partie finale et incorporant une technologie de liaison exclusive compatible avec un système de résine époxy à durcissement rapide. La fonctionnalisation de la préforme améliore la formabilité, la perméabilité et le rognage (via jet d'eau 3D) pour obtenir un contour net et réduire les rebuts globaux de 50 %.

La préforme 2D est posée en 30 secondes dans un outillage qui est ensuite chauffé dans un four pour lui donner une forme 3D en un temps de cycle d'une minute, selon Castelnovo. "Le temps de cycle réel du processus HP-RTM est de trois minutes, et nous envisageons une production de 250 000 pièces", ajoute-t-il.

Cannon Tipos a conçu le moule en acier pour résister jusqu'à 120 bars (1 740 psi) de pression, évitant ainsi la microporosité. Une température constante est maintenue à moins de 2°C pour assurer une réaction optimale de la résine avec le durcisseur et minimiser la contre-pression pendant la phase d'infusion et maximiser le temps de vide pour éviter le lessivage et les bulles d'air. De plus, les cavités hautement polies exploitent pleinement l'esthétique de surface de la pièce moulée finale obtenue avec la technologie de préforme de Coriolis.

La pièce structurelle locale BIW résultante pour la production en série est en cours d'essais de qualification. Il a un takt time de 20 secondes - le taux nécessaire pour terminer un produit pour répondre à la demande des clients - et affiche des performances mécaniques équivalentes par rapport aux solutions [métalliques] en place tout en offrant jusqu'à 80% de réduction de poids.

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