Technologie de moulage CFRP rapide 10 fois plus rapide que les configurations conventionnelles

Stephen Moore | 06 mars 2023

La société japonaise Toray Industries a développé une technologie de moulage intégré rapide pour les composants de mobilité en plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP). Cette technologie prend en sandwich un noyau léger et poreux en mousse renforcée de fibres de carbone (CFRF) avec une peau préimprégnée thermodurcissable offrant des propriétés mécaniques exceptionnelles.

Cette nouvelle technologie permet de mouler des composants de mobilité CFRP tels que des toits de voiture 10 fois plus rapidement qu'une configuration de moulage en autoclave conventionnelle. De plus, la masse des composants est inférieure à la moitié de celle de leurs homologues en acier. Toray a l'intention de poursuivre la R&D pour accélérer l'application de cette technologie aux pièces de véhicules électriques, où la légèreté et la rapidité de production sont essentielles.

Les composants CFRP prennent généralement en sandwich des noyaux en mousse d'uréthane avec des peaux préimprégnées thermodurcissables. Les applications courantes de ces structures légères et rigides sont les grands panneaux pour les avions, les automobiles, les navires et les infrastructures. Certains ont poussé pour des temps de fabrication plus courts pour lier de manière optimale le noyau après l'avoir façonné à la peau. De plus, l'électrification des véhicules a rendu de plus en plus important de réduire le poids des composants pour étendre les gammes de croisière des modèles utilisant des batteries lourdes. Les modalités de transport émergentes telles que la mobilité aérienne urbaine et les drones devraient également bénéficier massivement des matériaux légers.

La nouvelle technologie de moulage intégré rapide de Toray permet de fabriquer de grands panneaux en un seul coup de presse. En effet, cette approche façonne, thermodurcit et moule simultanément et lie le noyau CFRF et la peau préimprégnée thermodurcissable dans le même moule.

La synchronisation de l'expansion du CFRF avec le temps de durcissement du préimprégné est nettement plus rapide qu'avec les procédés conventionnels. La résine thermodurcissable préimprégnée pénètre dans le CFRF poreux pour lier les matériaux de peau et de noyau sans utiliser d'adhésifs pour une structure de liaison très fiable. La technologie de Toray ouvre la voie à la production rapide de grands composants CFRP.

Le CFRF est un matériau poreux exclusif. Sa résine liante devient flexible lors du chauffage et se dilate simultanément avec la force réparatrice des fibres de carbone. Le réseau tridimensionnel résultant de fibres de carbone courtes lie fortement la résine liante et les fibres de carbone.

Le CFRF offre une résistance, un module d'élasticité et une résistance aux chocs nettement supérieurs à ceux des matériaux d'âme conventionnels. Sa faible densité spécifique de 0,2 à 0,4 améliore les performances et allège les structures sandwich.

Toray a démontré son concept en utilisant une presse pour créer un grand panneau de toit automobile (1,2 m de long x 1,2 m de large x 2,3 mm d'épaisseur) en seulement cinq minutes, ce qui est 10 fois plus rapide que l'approche conventionnelle. L'entreprise a évalué la rigidité, l'aptitude au revêtement, les propriétés d'isolation acoustique et d'autres aspects pratiques nécessaires à la production automobile. Dans des tests d'impact de chute de poids très importants, Toray a confirmé que l'interface du noyau de la peau ne s'est pas délaminée et que l'absorption des chocs est excellente.

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