Application industrielle

En se basant sur les études réalisées dans le Chapitre 3 et le Chapitre 4, une application est réalisée dans ce chapitre sur une pièce agrocomposite industrielle fournie par Faurecia afin de valider l’ensemble des théories générées. L’objectif est de définir les conditions favorables pour la coupe des agrocomposites et ainsi les optimiser sur la pièce industrielle pour aboutir à des surfaces usinées avec le moins d’irrégularités et le moins d’endommagement possible. Les structures dites « sandwiches » occupent une place importante dans le domaine de la construction des pièces composites. Elles sont présentes dans pratiquement tous les domaines d’application. Ces structures résultent de l’assemblage par collage ou soudure de deux peaux (ou semelles) minces sur une âme (ou cœur) plus léger et de plus faibles caractéristiques mécaniques (généralement une structure nid d’abeille) qui maintient leur écartement et transmet par cisaillement les actions mécaniques d’une peau à l’autre comme présenté dans la Figure 5.1. L’agrocomposite sandwich « Flaxpreg™ » développé par l’équipementier automobile Faurecia est un composite sandwich léger renforcé en fibres longues de lin (Figure 5.2). Ce produit a reçu le prix de l’innovation « JEC Europe 2015 » dans la catégorie semi-produits. Flaxpreg™ peut être utilisé par les constructeurs automobiles en tant que faux-plancher de coffre à multi-positions ou comme plancher structurel à l’intérieur de l’habitacle. L’utilisation comme renfort de fibres longues de lin unidirectionnelles non tissées est l’innovation clé qui permet une réduction drastique de la masse. En effet, et grâce à sa faible densité en utilisant les fibres de lin comme renfort dans la peau et du carton dans la structure nid d’abeille, Flaxpreg™ offre d’excellentes propriétés mécaniques permettant une baisse de la masse de 35% par rapport aux solutions sandwich traditionnelles utilisant du polyuréthane petro-sourcé et un renfort en fibre de verre. Chaque peau du sandwich Flaxpreg™ est constituée de trois couches de fibres longues de lin unidirectionnelles liées par une résine époxy. La densité des fibres dans chaque couche est d’environ 200 g/m². Ceci donne à la peau une épaisseur d’environ 1mm. Les trois couches de lin dans chaque peau s’orientent en 0°/90°/0°. L’épaisseur de la structure nid d’abeille en carton est d’environ 18 mm. Le tissu noir de couverture sur le composite est un aiguilleté non tissé de fibres de Polyéthylène.

Afin d’usiner la pièce sandwich Flaxpreg™ dans la machine 5 axes à commandes numériques. Il fallait développer un système de bridage spécial pour la pièce sandwich. Le système de bridage conventionnel utilisé dans le Chapitre 3 ne peut pas être utilisé dans le cas d’une structure sandwich car le serrage fort sur l’épaisseur de la pièce endommagera la structure. Pour effectuer un serrage efficace de la pièce sandwich sans pour autant endommager sa structure, un moule de serrage a été réalisé en panneau de fibres de bois à densité moyenne (connu sous la dénomination de « medium ») afin de répartir l’effort de serrage sur toute la pièce et éviter ainsi sa concentration sur des faibles surfaces et par conséquence l’endommagement de ces dernières. Le moule se compose en deux parties comme montré sur la Figure 5.3 :  La matrice dans laquelle on introduit la pièce. Elle se décompose en deux niveaux. Le niveau  La profondeur de la matrice étant légèrement inférieure à l’épaisseur de la pièce, ce système garantit un serrage efficace de la pièce sur les trois axes principaux après vissage de la planche de serrage sur la matrice. Les zones de fraisage sur la pièce ont été pré-usinées sur le moule afin de faciliter le passage de la fraise lors des opérations d’usinage. Ainsi, c’est la fraise en carbure non revêtu et à angle d’hélice nul qui a été choisie pour cette application. Ce choix est basé sur le fait que l’absence du revêtement offre une meilleure acuité d’arête et la goujure droite offre un engagement brutal qui augmentera la rigidité de contact. De plus, un angle d’hélice nul empêchera le délaminage des couches sur la surface de la pièce. Suite aux résultats du Chapitre 3, il a été démontré que les échelles pertinentes d’analyse sont celles de la structure du renfort fibreux. Dans le cas de la pièce sandwich Flaxpreg™, le renfort est un non tissé à fibres non tordues de lin unidirectionnelles. Les échelles pertinentes sont alors les échelles des fibres techniques qui constituent le renfort. La Figure 5.4 faite par le MEB montre que la taille de la fibre technique de lin utilisée dans ce renfort est en moyenne d’environ 200 µm. Par conséquence, l’objectif de l’interféromètre a été choisi pour obtenir une image topographique dont la dimension correspond à l’échelle des fibres techniques du renfort.