Mise en place des méthodes expérimentales

 Présentation des différents types de matières 

Dans le cadre du procédé du projet connexe à cette étude, les matières utilisées doivent être enroulées pour ensuite être consolidées ; il s’agit de la voie fondue. Il existe plusieurs types de fibres composites sur le marché, alliant fibre de carbone et résine. Les taux volumiques de fibres sont en général de 45 à 55 % avec des matrices thermoplastiques variables. Toutes ces matières correspondent à des états d’imprégnation différents allant d’un TAPE imprégné à cœur, à un ROVING possédant des fibres sèches, entourées d’une gaine de thermoplastique. (cf figure 1). Certains semi-produits se présentent dans des formes différentes, comme la fibre co-mêlée, dans laquelle s’entremêlent des fibres de thermoplastique avec des fibres de renfort. Figure 1 : Illustration des formes de matière Dans le cadre de notre étude, trois types de matériaux peuvent être utilisés (semi-produits fournis par des partenaires historiques). Ils sont tous les trois composés de fibres de carbone ainsi que de thermoplastique mais ne présentent pas la même morphologie. Ils ont chacun un type de mise en forme et un type d’enroulement spécifique. Les trois matériaux utilisés sont 2 lots de fibres co-mêlées fournies par les sociétés par Schappe, COMFIL, et un roving appelé Towpreg, fourni par PORCHER. Les différentes matières ont été photographiées pour mettre en avant leurs différences morphologiques, fibres tissées, fibres non-tissées, partiellement aggloméré, etc. (cf figure 2).  des fibres thermoplastique autour Fibre continues, gaine de intime Fibres crackées, mélange fibres mélange intime des Fibre continues, pas de Toron COMFIL continues mêlées Fibres coToron SCHAPPE crackées mêlées Fibres coGaine plate x25 x25 x25 x100 x100 x100 Mise en place des méthodes expérimentales Etude matière 52 II) 

Comparaison des fibres

Les lots de fibres disponibles peuvent être comparés selon plusieurs critères, déterminants pour l’ensemble des étapes d’enroulement et de mise en forme :  Homogénéité avant mise en forme  Homogénéité après mise en forme  Facilité d’utilisation et d’enroulement  Maintien de l’intégrité lors de la chauffe  Orientation du toron  Longueur des fibres Ces critères de choix sont qualitatifs et parfois difficilement quantifiables ; c’est lors de la manipulation des fibres que l’opérateur peut se rendre compte de la facilité de mise en œuvre, en particulier l’enroulement, de telle forme de matière mais avec un mauvais maintien des fibres lors de la chauffe par exemple. L’ensemble des appréciations permettant le choix du matériau ont été rassemblées dans le tableau 1, ci-dessous. Les différents critères ont été évalués de la façon suivante : (++) correspond à une très grande facilité lors de l’utilisation (–) correspond à l’identification de difficultés lors de l’utilisation. Tableau 1 : Evaluation qualitative des différentes matières Homogénéit é avant mise en forme Homogénéit é MACRO après mise en forme Homogénéit é MICRO après mise en forme Facilité d’utilisation et d’enroulemen t Maintien de l’intégrit é lors de la chauffe Orientatio n du toron Longueur des fibres COMFIL — – – + – ++ continues PORCHE R — – ++ – ++ – continues SCHAPPE + + – ++ ++ – ++ craquées II) 3 – Choix du couple renfort / matrice Toutes les matières citées précédemment sont disponibles dans des déclinaisons aéronautiques ; les thermoplastiques étant du PPS, du PEEK ou du PEKK. Ce sont des matériaux qui possèdent des températures de fusion supérieure à 275 °C et qui présentent des températures d’utilisation maximale au-dessus de 200 °C. La matière choisie est le lot de fibres co-mêlées craquées CA/PPS distribuée par   Schappe Technique pour sa facilité d’utilisation et d’enroulement. (diamètre intérieur 50 mm et hauteur 60 mm) Ces fibres composites ont montré une très bonne imprégnation à la suite de la mise en forme. Pour commencer l’ensemble des études, il est proposé de réaliser une série d’essais permettant de déterminer les caractéristiques manquantes, de qualifier et de quantifier les défauts de cette matière première. II) 

Caractérisation morphologique

Dans le cadre de fibres co-mêlées craquées C/PPS nous sommes dans une morphologie illustrée dans la figure 3 . Il s’agit de détailler les proportions de fibres et de polymères, leurs dispositions les uns par rapport aux autres et de donner des dimensions moyennes caractéristiques de ce fil composite. La figure 3 montre les caractéristiques dimensionnelles et de dispositions. Il s’agit de fibres de 8 cm de long entremêlées avec un des fils de thermoplastique afin de permettre une bonne imprégnation lors de la mise en forme. Certaines irrégularités sont observables sur la fibre comme un écartement des hélicoïdales de thermoplastique, mais ce défaut est très rare et correspond en général à une portion de 20 cm très ponctuellement dans une bobine. Comme le montre la figure 3, cidessus, une fibre co-mêlée de CA/PPS fait environ 1 mm de diamètre et est constituée d’un grand nombre de fibres de carbone qui ont un diamètre individuel de 6 µm.