Technique d´infusion
Les composites et structures en sandwich hautes performances de la marque SAERTEX LEO® sont adaptés au procédé d’infusion sous vide.
Jusqu’à présent, les pièces légères en matières plastiques composites renforcées de fibres (FRP) pour le marché des véhicules ferroviaires étaient principalement fabriquées à partir de systèmes de résine – résine de polyester la plupart du temps – selon un processus de stratification manuel. Au cours de ce processus manuel, le système de résine est appliqué au rouleau à stratifier sur une natte de fibres de verre sèche posée dans le moule, avec pour effet que la natte s’imprègne. On répète cette opération jusqu’à ce que la pièce ait atteint l’épaisseur requise. Habituellement, les nattes de fibres de verre, (encore appelées Chopped Strand Mats – CSM) se composent de brins de fibre hachés orientés dans tous les sens. Les nattes de fibres hachées donnent naissance à des FRP qui, en raison de la structure omnidirectionnelle du matériau renfort, n’offrent qu’une performance médiocre.
La combinaison des systèmes de résine haute densité avec des nattes de brins hachés et la transformation au cours du processus de stratification manuelle donnent des pièces en FVK d’une faible teneur en matériau renfort, ce qui réduit la performance, à savoir ici le rapport entre les caractéristiques mécaniques et le poids de la pièce.
Il est difficile également, en raison du processus de pose manuelle, d’obtenir une qualité uniforme des pièces . D’une part, le système de résine appliqué contient souvent des bulles d’air qu’il faut retirer au cours du processus de production de la pièce, étant donné qu’elles pénalisent la qualité des composites. C’est difficile la plupart du temps et il est rare d’obtenir un résultat uniforme. De même, les nattes de brins hachés mises en œuvre présentent de grandes variations de la teneur en fibre de verre dues à la fabrication. D’où la difficulté d’obtenir de façon reproductible la teneur en fibres de verre souhaitée.
Le procédé de stratification à la main compte parmi les procédés dits « ouverts » et est déjà réalisable dans des conditions techniques très simples, étant donné qu’un moule monocoque suffit pour fabriquer des objets en matières plastiques composites renforcées de fibres. Toutefois, la stratification à la main est une application purement artisanale : la qualité de la pièce dépend très fortement de l’expérience et des aptitudes de la personne qui la fabrique.
À la différence de la stratification à la main, l’infusion sous vide est un procédé « fermé ». Ce procédé consiste à déposer dans le moule la structure choisie de nappes sèches en FVK calculée d’avance et conforme aux exigences structurelles de la pièce. L’architecture des nappes et leurs différentes couches peuvent différer par le poids surfacique, par les coudes, les couches renforts et par le nombre de couches individuelles. L’architecture de la nappe dépend donc spécifiquement de la pièce et peut être adaptée aux exigences de performance mécanique et de poids maximal souhaité de la pièce.
Il est par ailleurs possible de produire, outre des pièces purement fabriquées en nappes renforcées de fibres de verre (monolithiques), des pièces à noyau mousse intégré (pièces en sandwich). Contrairement au procédé de stratification manuel classique, l’imprégnation de la structure par infusion sous vide n’a pas lieu couche par couche mais en une opération. À cette fin, on recouvre l’ensemble de la nappe sèche avec un film flexible et on aspire la résine d’infusion par génération de vide dans la pièce. Cela permet de fabriquer des éléments en sandwich en une opération et sans colle supplémentaire. Étant donné que l’on peut définir la quantité de résine et ajuster l’intensité du vide, on obtient des pièces de haute qualité aux caractéristiques ajustables d’avance. En raison des différences de pression dans le processus d’infusion, les nappes (multiaxiales) sont fortement compactées et plaquées contre la surface du moule, ce qui conduit finalement à une teneur en fibres de verre élevée et à de meilleures caractéristiques mécaniques. La pièce peut être retirée du moule après que la résine infusée a complètement durci.
Étant donné que la structure complète de la pièce est recouverte d’une feuille pendant l’infusion et pendant le durcissement, les émissions de styrène sont très réduites.
