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Les premières pièces du projet « ARCHES thermoplastic structure » de Stelia Aerospace

News International-French

6 Jul 2017

Stelia Aerospace a investi plusieurs millions d’euros pour mener à bien Le projet de Recherche « ARCHES BOX TP » (2015-2017) au sein de la plateforme CORAC. 

Les premières pièces du projet « ARCHES thermoplastic structure » de Stelia Aerospace
Ce projet sur le déploiement des composites haute performance à base de résine thermoplastique est un enjeu à la fois technologique, car d’un niveau de maturité beaucoup plus faible que celui des composites thermodurcissables et à la fois économique puisqu’il faudra démontrer un coût global d’application Low Cost High Volume plus compétitif par rapport aux technologies métalliques aluminium sur l’application fuselage d’un futur moyen-courrier.

En développant un démonstrateur de structure thermoplastique générique reprenant toutes les caractéristiques typiques d’une aérostructure primaire de fuselage (peau fine, protection foudre, lisses et cadre), Stelia Aerospace a voulu réaliser une première évaluation interne de ces technologies dans un véritable contexte industriel. A la fois architecte et maître d’œuvre du projet, Stelia Aerospace a réalisé les peaux en placement de fibre automatique (AFP : dépôt du carbone et de la protection foudre) avec une consolidation OOA (Out of Autoclave) sur ses moyens propres R&T situés à SteliaLab (Méaulte) ainsi que l’intégration finale des pièces élémentaires.

Stelia Aerospace a sélectionné et fédéré autour de lui des acteurs français moteurs pour apporter des briques technologiques supplémentaires : soudage dynamique par induction, estampage rapide des cadres et des lisses, fabrication de pièces hybrides fibres courtes/longues par sur-injection.

6 pièces différentes formant 3 sections de cadre de cette aérostructure générique ont ainsi été fabriquées par le Cetim, pour le compte de Stelia Aerospace, sur la ligne de thermoformage QSP.

Le composite thermoplastique sélectionné est un PEKK (Arkema Kepstan) renforcé carbone (fibre continues haute résistance) fournit sous forme de laminé par Porcher Industries. Ce matériau dispose d’une très bonne tenue mécanique (fatigue, fluage, tenue à l’impact, propagation de fissure) ainsi que d’une excellente stabilité chimique et résistance à la combustion (Intrinsèquement ignifuge). Il se distingue du PEEK par une Tg plus élevée mais une température de mise en œuvre sensiblement plus faible (370°C) et peut être utilisé en continu jusqu’à 260°C selon le niveau de charge. Ces plaques ont été contrôlées par ultrason afin de garantir une parfaite homogénéité avant la phase d’estampage.

Afin d’appréhender les imperfections de mise en œuvre, des simulations du procédé ont été réalisées : simulations d’estampage pour prévoir les orientations de renforts, risques de replis et simulations thermomécaniques pour appréhender les déformations lors du refroidissement.

L’outillage a été réalisé en partenariat avec la société Compose Group. Il a été conçu de manière à garantir une compaction optimale de l’ensemble du volume de chacune des pièces de fortes épaisseurs (4mm et 6.2mm suivant les références). L’utilisation d’un système de fours combinés issu du procédé QSP permet de garantir une bonne homogénéité de chauffage pour cette matière relativement sensible thermiquement tout en limitant le temps consacré au chauffage pour les fortes épaisseurs et en réduisant le temps de cycle global sur la presse.