Dans les applications où le consommateur est l'utilisateur final, les matériaux composites doivent généralement répondre à certaines exigences esthétiques. Cependant,matériaux renforcés par des fibressont tout aussi précieuses dans les applications industrielles, où la résistance à la corrosion, la haute résistance et la durabilité sont les facteurs clés de performance. #Manuel de ressources#Fonction#Télécharger
Bien que l'utilisation de matériaux composites dans des secteurs de pointe tels que l'aérospatiale et l'automobile ait souvent suscité un vif intérêt au sein de l'industrie, la plupart des matériaux composites consommés servent en réalité à la fabrication de pièces non destinées à des applications de haute performance. Le marché industriel entre dans cette catégorie, où les propriétés recherchées privilégient généralement la résistance à la corrosion, aux intempéries et la durabilité.
La durabilité est l'un des objectifs de SABIC (située à Riyad, en Arabie saoudite), dont l'usine de fabrication op Zoom se trouve à Bergen, aux Pays-Bas. Mise en service en 1987, cette usine traite du chlore, des acides forts et des bases à haute température. Dans cet environnement hautement corrosif, les canalisations en acier peuvent se rompre en quelques mois seulement. Afin de garantir une résistance maximale à la corrosion et une fiabilité optimale, SABIC a choisi dès le départ le plastique renforcé de fibres de verre (PRFV) pour ses canalisations et équipements principaux. Les améliorations apportées aux matériaux et aux procédés de fabrication au fil des ans ont permis de concevoir des pièces composites dont la durée de vie atteint 20 ans, réduisant ainsi la fréquence des remplacements.
Dès le départ, Versteden BV (Bergen op Zoom, Pays-Bas) a utilisé des tuyaux, des conteneurs et des composants en PRFV (polyester renforcé de fibres de verre) fabriqués à partir de résine par DSM Composite Resins (désormais intégrée à AOC, Tennessee, États-Unis, et Schaffhouse, Suisse). Au total, 40 à 50 kilomètres de canalisations composites ont été installés sur le site, comprenant environ 3 600 sections de tuyaux de différents diamètres.
Selon la conception, la taille et la complexité de la pièce, les composants composites sont fabriqués par enroulement filamentaire ou par stratification manuelle. La structure typique d'une canalisation comprend une couche anticorrosion interne de 1,0 à 12,5 mm d'épaisseur, assurant une résistance chimique optimale. La couche de structure de 5 à 25 mm garantit la résistance mécanique ; le revêtement extérieur, d'environ 0,5 mm d'épaisseur, protège l'environnement industriel. La doublure assure la résistance chimique et fait office de barrière de diffusion. Cette couche riche en résine est composée d'un voile de verre C et d'un mat de verre E. L'épaisseur nominale standard est comprise entre 1,0 et 12,5 mm, et le rapport verre/résine maximal est de 30 % (en poids). Parfois, la barrière anticorrosion est remplacée par une doublure thermoplastique afin d'offrir une meilleure résistance à certains matériaux. Les matériaux de doublure peuvent inclure le polychlorure de vinyle (PVC), le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le fluorure de polyvinylidène (PVDF) et l'éthylène chlorotrifluoroéthylène (ECTFE). Pour en savoir plus sur ce projet, consultez la page : « Tuyauterie résistante à la corrosion sur de longues distances ».
La résistance, la rigidité et la légèreté des matériaux composites sont des atouts de plus en plus précieux dans le secteur industriel. Par exemple, CompoTech (Sušice, République tchèque), société de services intégrés spécialisée dans la conception et la fabrication de matériaux composites, s'est engagée dans les applications d'enroulement filamentaire avancées et hybrides. Elle a développé pour Bilsing Automation (Attendorn, Allemagne) un bras robotisé en fibre de carbone capable de manipuler une charge utile de 500 kg. Les outils existants en acier/aluminium, associés à cette charge, pèsent jusqu'à 1 000 kg, tandis que le plus grand robot disponible, fabriqué par KUKA Robotics (Augsbourg, Allemagne), ne peut manipuler que 650 kg. L'alternative entièrement en aluminium reste trop lourde, avec une masse totale de 700 kg. L'outil en PRFC (polymère renforcé de fibres de carbone) permet de réduire le poids total à 640 kg, rendant ainsi l'utilisation de robots envisageable.
Parmi les composants en PRFC fournis par CompoTech à Bilsing figure une flèche en T, constituée d'une poutre en forme de T à profil carré. Ce type de flèche est un élément courant des équipements d'automatisation, traditionnellement fabriqués en acier et/ou en aluminium. Elle sert à transférer des pièces d'une étape de fabrication à une autre (par exemple, d'une presse à une poinçonneuse). La flèche en T est fixée mécaniquement à la barre en T, et son bras permet de déplacer des matériaux ou des pièces semi-finies. Les progrès récents en matière de fabrication et de conception ont permis d'améliorer les performances des flèches en T en PRFC, notamment en ce qui concerne les vibrations, la déflexion et la déformation.
Cette conception réduit les vibrations, les déviations et les déformations des machines industrielles, et contribue à améliorer les performances des composants eux-mêmes ainsi que celles des machines qui les utilisent. Pour en savoir plus sur la poutre en T composite CompoTech, consultez l'article : « La poutre en T composite peut accélérer l'automatisation industrielle ».
La pandémie de COVID-19 a inspiré des solutions intéressantes à base de matériaux composites visant à relever les défis posés par la maladie. Imagine Fiberglass Products Inc. (Kitchener, Ontario, Canada) s'est inspirée du poste de dépistage de la COVID-19 en polycarbonate et aluminium conçu et construit par le Brigham and Women's Hospital (Boston, Massachusetts, États-Unis) plus tôt cette année. Imagine Fiberglass Products Inc. (Kitchener, Ontario, Canada) a développé sa propre version allégée à partir de matériaux composites renforcés de fibres de verre.
L'IsoBooth de la société est basé sur un concept initialement développé par des chercheurs de la faculté de médecine de Harvard. Il permet aux cliniciens de se tenir à l'intérieur, séparés des patients, et d'effectuer des prélèvements à l'aide de gants. L'étagère ou le plateau personnalisé situé devant la cabine est équipé de kits de test, de fournitures et d'un réservoir de lingettes désinfectantes pour nettoyer les gants et les surmasques de protection entre chaque patient.
La conception d'Imagine Fiberglass associe trois panneaux d'observation transparents en polycarbonate à trois panneaux en fibres de verre colorées/polyester. Ces panneaux de fibres sont renforcés par une âme en nid d'abeille de polypropylène, là où une rigidité accrue est nécessaire. Le panneau composite est moulé et recouvert d'un gelcoat blanc. Le panneau en polycarbonate et les ouvertures pour les bras sont usinés sur des fraiseuses CNC Imagine Fiberglass ; seuls les gants ne sont pas fabriqués en interne. La cabine pèse environ 41 kg, peut être facilement transportée par deux personnes, mesure 84 cm de profondeur et est compatible avec la plupart des portes commerciales standard. Pour plus d'informations sur cette application, veuillez consulter : « Les composites en fibres de verre permettent la conception d'un banc d'essai COVID-19 plus léger ».
Bienvenue dans le SourceBook en ligne, qui est le pendant du Guide d'achat de l'industrie des composites SourceBook publié chaque année par CompositesWorld.
Le premier réservoir de stockage commercial en forme de V de la Composites Technology Development Company annonce le développement du bobinage filamentaire dans le stockage de gaz comprimé.