L’AVK dévoile ses prix de l’innovation 2024

C’est à Stuttgart en Allemagne, où avait lieu cette année le JEC Forum DACH 2024, que s’est tenue la cérémonie de remise des prix de l’innovation de l’AVK, l’association professionnelle allemande des plastiques renforcés de fibres et des composites. Les lauréats ont été distingués pour leurs innovations dans le domaine des composites par un jury d’experts composé d’ingénieurs, de scientifiques et de journalistes dans trois catégories : Produits et applications ; Procédés et procédures ; et Recherche et science.

Les innovations pour produits et applications

C’est à Thoenes Dichtungstechnik, Rauch Landmaschinenfabrik et à l’Institut pour la construction légère et la technologie des plastiques de l’Université technique de Dresde que revient la première place dans la catégorie « Produits et applications innovants ». Leur innovation est un cadre d’épandage d’engrais léger, construit avec des profilés creux thermoplastiques en carbone-PA6. Développé dans le cadre du projet Le²Gro, ce cadre d’épandage d’une portée de plus de 36 mètres se compose de profilés renforcés par des fibres continues, fabriqués à l’aide d’un processus de soufflage de tubes qui permet de réduire le poids du châssis de 43 %, de 2000 kg à 1140 kg. Cette innovation réduit ainsi à la fois la consommation de carburant et la charge de pression au sol et augmente la capacité de charge utile. Le prototype, testé en 2024, doit être lancé sur le marché dans les années à venir.  Il a été financé par le ministère fédéral de l’économie et de la protection du climat.

Le deuxième lauréat dans cette catégorie est Mitras-Composites Systems qui a développé le coffre à vélo Green Guard avec son partenaire Leichtbau-Zentrum Sachsen. Ce parking à vélo sécurisé en matériau composite est modulaire et résistant aux intempéries. Il enregistre un bilan CO2 inférieur à ses homologues métalliques et propose un design s’inétgrant dans les paysages urbains et ruraux.

La troisième place revient à Spin Siebert&Schörner GbR, ainsi qu’aux partenaires du projet University of Applied Sciences Northwestern Switzerland (FHNW), V-Carbon, CG TEC et Schmolke Carbon, pour leur projet de fibres de carbone recyclées destinées à des composants porteurs pour cadres de vélos de course haut de gamme. L’objectif du projet était d’étudier l’adéquation et les performances des fibres de carbone recyclées et orientées (rCF) pour des applications structurelles.

Un cadre de vélo de course a été choisi comme exemple de structure soumise à de fortes contraintes dynamiques dans le cadre du projet germano-suisse « RecyWind – Recyled carbon fibers in structural applications » mené par les partenaires suisse FHNW University of Applied Sciences and Arts Northwestern Switzerland et V-Carbon (CH) et allemands SPIN, CG-TEC et Schmolke-Carbon. Les fibres de carbone recyclées ont conféré au cadre des propriétés mécaniques comparables à ceux en fibres neuves, avec un poids de 1,05 kg, permettant au vélo de disposer d’un poids total de 6.8 kg, situé sous la limite de la fédération mondiale de cyclisme UCI.

Les procédés innovants

Rehau Industries SE + Co KG et ses partenaires Anybrid et CQFD Composites ont obtenu la première place de la catégorie « Processus et procédures innovants » grâce à leur « méthode de traitement des composites thermoplastiques dans une chaîne de processus pour la production de composants ». Elle consiste à fabriquer des profilés thermoplastiques pultrudés et co-extrudés en combinaison avec la production automatisée de cadres par moulage d’assemblage par injection. Le premier prototype fonctionnel d’un élément de fenêtre fabriqué selon ce procédé a été présenté au salon international de la construction de fenêtres Fensterbau Frontale 24 cette année. Le pultrudat thermoplastique, qui contient jusqu’à 85 % de fibres de verre en poids, permet d’obtenir des propriétés exceptionnelles dans de nombreux domaines d’application, sans aucun renfort en acier. Pour les fenêtres en particulier, la suppression de l’acier apporte des avantages considérables en termes de logistique, de production, d’isolation thermique et de recyclage. Les chutes résultant des coupes nécessaires à la construction de fenêtres peuvent ainsi être regranulées et réutilisées pour des applications de fenêtres. Le matériau recyclé est transformé en connecteurs d’angle par moulage par injection, qui sont insérés dans les profilés avant l’assemblage automatisé. La fabrication de profilés extrudés courts renforcés de fibres de verre est également possible. Les cadres de fenêtres sont assemblés durant un process hautement automatisé utilisant le moulage par injection mobile, dans lequel les coins sont assemblés simultanément par plusieurs robots, jusqu’à quatre en fonction des besoins de productivité.

Le deuxième lauréat de cette catégorie est Netzsch Process Intelligence en partenariat avec Rausch Rehab, ProKasro Mechatronik et RelineEurope. Les acteurs du projet ont développé une nouvelle méthode permettant de rénover sans tranchées les conduites d’égout endommagées afin d’en rétablir l’étanchéité. Ils ont breveté un procédé de surveillance de la progression du durcissement du matériau tout au long du canal qui transmet les informations à une unité d’évaluation en temps réel. La technologie permet également le contrôle de la vitesse d’alimentation du noyau en fonction de la progression du durcissement du matériau afin d’utiliser la vitesse d’alimentation la plus élevée sans surchauffe de la gaine. Pour ce faire, une couche de plastique, appelée « liner », est installée comme nouvelle paroi de la conduite.  Les données de la gaine polymérisée mesurées dans le canal permettent d’établir une corrélation avec les données d’assurance qualité telles que le degré de polymérisation, le module d’élasticité et la teneur en styrène résiduel.

La troisième place du podium est revenue à Fibron Pipe et ses partenaires Ceyeborg et Kloos Systems grâce à un nouveau système de contrôle qualité en ligne basé sur l’intelligence artificielle, pour la production de tubes en composites. Outre l’utilisation d’un nouveau système de contrôle qualité en ligne, l’ATP (Automatic Tape Placement) pour vérifier le positionnement précis et le contrôle de la tension des rubans à tout moment de la production, dans le cas de l’utilisation de rubans de fibres unidirectionnelles comme matériau de renforcement résistant à la pression, FibronPipe s’appuie sur des modèles d’intelligence artificielle pour analyses les images de la caméra et déterminer comment le système de contrôle doit les traiter. Ainsi, si l’écart mesuré entre les couches de ruban de fibres est de plus de 0,2 mm par rapport à la valeur cible, le système commande le réglage axial du moteur d’entraînement, qui régule la position de la bobine de ruban de fibres correspondante.

Les lauréats de la recherche et de la science

L’Institut Fraunhofer de technologie chimique (ICT) a remporté la première place dans la catégorie « Recherche et science » avec son « traitement des structures sandwich mono-matériau recyclables dans les processus de production à grande échelle ». L’objectif du projet était d’étudier la possibilité de recyclage de plastiques renforcés de fibres recyclés dans des mêmes applications que celles desquels ils sont issus. Il a fallu optimiser les matériaux et les mousses auto-renforcés disponibles dans le commerce et mettre au point de nouveaux procédés d’assemblage, de formage et de fonctionnalisation adaptés à la production à grande échelle sur des produits monomatériau. Le process de fabrication d’un produit semi-fini aux composants complexes, a ensuite été validé grâce une structure de siège automobile à base de thermoplastique, du PET recyclé et du PLA biosourcé.

La deuxième place a été attribuée au Faserinstitut Bremen e.V. grâce au « développement de fils PEEK à fibres fines ayant un comportement mécanique et thermomécanique spécifique au produit ». Le Faserinstitut Bremen a réussi à mettre au point des fils à fibres fines en PEEK, un thermoplastique de haute performance. Des mélanges de divers PEEK de différents poids moléculaires ont été mis au point au moyen d’un procédé de compoundage. Ces mélanges ont été transformés par filage à chaud en fils d’une épaisseur de 50 dtex (50f18 ou 50f36) et d’une résistance technique de plus de 70 cN/tex. Les fils développés ont été transformés ensuite en fils torsadés à l’échelle industrielle et utilisés dans les processus textiles de broderie, de tricotage en chaîne et de couture. Avec les fils PEEK à deniers fins développés, une première pierre a été posée pour l’utilisation optimale des structures composites à fibres à haute performance – surtout des polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC).

L’Institut des machines textiles et des textiles de l’Université technique de Dresde est arrivé en troisième position avec sa proposition de « tissus multiaxiaux compatibles avec les contours finaux avec une densité de fils au renforcement réglable. Un module de rétrofit a été mis au point pour des métiers à tricoter multiaxiaux. Il a été spécialement conçu pour s’intégrer facilement dans les environnements de production existants. Cette technologie permet de produire des tissus avec des densités de fils de chaîne de renforcement et des longueurs de fils de trame adaptées localement, ce qui permet de réaliser des économies de matériaux pouvant aller jusqu’à 35 %, en particulier lors de l’utilisation de fibres haute performance coûteuses telles que celles de carbone. L’innovation facilite le contrôle précis de l’emplacement des fils, d’où une réduction des déchets jusqu’à 90 %, des coûts et de l’empreinte carbone.

Photo en-tête : AVK