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Une poutre de parechoc en composites produite à partir du procédé QSP

News International-French

17 Mar 2017

Le Cetim, institut technologique de mécanique labellisé Carnot, annonce la production en un temps réduit d’une poutre de parechoc en composites, nouveau démonstrateur produit à partir du Procédé QSP dont l’objectif est de permettre à l’industrie automobile mais aussi aéronautique d’accéder à la production de pièces en composites à grande cadence et de bénéficier ainsi des atouts des composites notamment en terme de gain de poids.

Une poutre de parechoc en composites produite à partir du Procédé QSP

Le procédé QSP permet ainsi de produire une poutre de parechoc en matériaux composites (alors que celle-ci est habituellement métallique) à une cadence élevée, à bas coût, tout en obtenant des caractéristiques et des performances mécaniques optimisées, conformes à la spécification du segment de classe B. A l’origine du projet : un partenariat entre la société Snop et le Cetim, conclu à l’issue des JEC Innovaion Awards 2015, pour développer une poutre de pare-chocs plus légère et à faible coût qui réponde aux spécifications OEM.

Une réduction de masse de 30%, un coût unitaire de 10€ pour une cadence de 300 000 pièces par an
Après le triangle de suspension et la crashbox, la poutre de parechoc est le troisième démonstrateur du projet. Et il faut dire que les résultats sont plus qu’encourageants: 2 scénarios de crash validés sur 3, une réduction de masse de 30% par rapport à son homologue en métal, un cout de série de la pièce en composite avoisinant les 10€, et enfin une cadence de production validée à 300 000 pièces/an.

A cela plusieurs raisons: l’utilisation à 85% d’un matériau de base à bas coût, un procédé innovant d’optimisation de la conception, une machine de coupe à ultrasons brevetée, une préforme produite à la minute grâce au QSP, un chauffage de la préforme de 3,3 à 5,7 mm d'épaisseur en moins de 90 secondes, des trous consolidés créés directement pendant le moulage pour permettre l'assemblage direct de la pièce dans le module d'extrémité avant du véhicule avec un système innovant.

En comparaison à la solution métallique (estampage ou laminage), la production de la solution en composite nécessitera un investissement plus faible et optimise les coûts en cas de réduction de la production. Davantage de fonctions peuvent être intégrées dans le pare-chocs et optimiser le module avant. Enfin le risque de corrosion est nul.

La poutre de parechocs produite répond à l’ensemble des standards imposés sur ce type d’équipement (ECE42, CEE-R42, EuroNCAP standards).

Avec le «Quilted Stratum Process», la France possède la première ligne pilote automatisée de production de pièces composites à grande cadence. Marchés ciblés: l’automobile, l’aéronautique mais aussi le machinisme agricole, les équipements de manutention/levage, le transport routier… qui cherchent tous à réduire la masse embarquée. Encore faut-il pouvoir produire ces pièces composites, plus légères, à des cadences élevées, et des tarifs concurrentiels….

La technologie brevetée QSP ou Quilted Stratum Process a été développée avec trois PME françaises (PEI Pinette, Compose et Loiretech) et vise à produire à haute cadence des pièces mécaniques prêtes à l’emploi en matériaux composites. Le QSP a déjà bénéficié de deux JEC Awards: le premier à Houston en 2015, le second à Augsburg (Allemagne) en 2016 pour les solutions d’assemblage «one shot» intra-moule.  Modulable, évolutif et flexible, le QSP autorise la production de pièces complexes multi-épaisseurs et à fibres multi-directionnelles, avec des cycles de production courts et à des coûts compétitifs.

Une poutre de parechoc en composites produite à partir du Procédé QSP

A propos du QSP
Financé à hauteur de 5 M€ par le Cetim et la Région des Pays de la Loire, le QSP repose sur une technologie brevetée, fruit de travaux scientifiques menés avec le laboratoire Comp’Innov et l’Onera, industrialisée en partenariat avec trois mécaniciens français, spécialistes des procédés de production: PEI Pinette, Compose et Loiretech. Il est implanté sur le site du Technocampus Composites à Nantes et constitue le premier module opérationnel du projet national de ligne pilote composites grande cadence, coordonné avec l’IRT Jules Verne.

Le module “QSP” autorise:

  • la production de pièces d’épaisseur variable avec des orientations multi-couches personnalisées
  • l’utilisation de matériaux multi-fibres et polymères à partir de bandes pultrudées hybrides
  • des cycles de production allant de 40 à 90 secondes comprenant la réalisation de la préforme, le chauffage, le transfert et le thermoformage / surmoulage, pour de grands volumes
  • un coût de production compétitif avec un surcout par kilo économisé d’environ 5 €

Le module «QSP» est basé sur 3 concepts :

  • une intégration globale du procédé de production: depuis le matériau brut, la fibre, jusqu’aux pièces finales. La valeur ajoutée repose sur la partie finale sans approvisionnement de semi-produits avec une automatisation complète et la standardisation des matériaux bruts pour une capacité d’approvisionnement mondiale
  • Le second concept consiste à donner la priorité à la performance de production : le coût et le cycle de production orientent la conception de la pièce. Pour un coût et un cycle de production donnés, le matériau aura un niveau de défauts prévisible, rendant possible l’obtention des caractéristiques et l’établissement de règles et méthodes pour une conception robuste
  • Enfin le dernier concept repose sur la conception de préformes multimatériaux et prêtes à l’assemblage : avec le matériau adapté, au bon endroit et sans pertes
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