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RÉSUMÉ
La réalisation de matériaux composites par pultrusion permet la production de profilés de section constante en grande série. Leur forme peut ainsi être simple (tube, lamellé plat, jonc, parallélépipède, etc.) ou plus complexe. Leur taille et leur poids peuvent également varier énormément (de quelques mm² à plus de 1500 × 300 mm², par exemple). Cette technique offre donc une richesse de possibilités en termes d'applications. Cet article présente les règles et les outils pour la conception de profilés par pultrusion, ainsi que les domaines d'application des matériaux réalisés grâce à cette technologie.
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Laurent DESTOUCHES : Dirigeant fondateur de la société SOLUTIONS COMPOSITES - Ingénieur mécanicien DPE Titulaire d'une spécialisation « matériaux composites »
INTRODUCTION
Sontraction du verbe « to pull » (tirer) et d'extrusion, la pultrusion est l'un des rares procédés de transformation des composites à être « continu ». Très automatisé, il nécessite peu de main-d'œuvre et d'énergie, et par conséquent est garant de faibles coûts de transformation. Cette technologie, présentée dans le dossier [AM3730], permet aussi de créer des profilés aux géométries même complexes avec des coûts d'outillage limités, en offrant aux produits fabriqués des spécificités intéressantes :
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des combinaisons quasi infinies de couples renforts/matrices laissant libre cours à l'imagination des concepteurs et conférant aux produits finis des propriétés extrêmement variées ;
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des taux de renforts très élevés, à l'orientation bien maîtrisée, garantissant aux profilés des caractéristiques mécaniques de tout premier plan ;
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la possibilité d'intégration « en ligne » de technologies complémentaires pour le parachèvement des productions, telles la coextrusion, la peinture, l'usinage.
Avec des sections de dimensions allant de quelques dixième de mm2 à plus de 1500 × 300 mm2 pour des masses variant de quelques grammes à plusieurs dizaines de kilogrammes par mètre, voire plus, les profilés pultrudés en composites offrent une richesse de possibilités en terme de conception pour des applications très variées.
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1. Conception des profilés
1.1 Propriétés des composites issus de pultrusion
1.1.1 Mode de stratification d'un profilé en section
Trois grands modes de stratification peuvent être distingués (figure 2) :
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profilés exclusivement composés de fibres continues, dits roving ;
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profilés dits « mats – roving – mat » ;
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profilés au mode de stratification « spécifique » à une problématique donnée. On peut par exemple créer un « échantillonnage » (sélection et empilement des différentes strates) répondant à des besoins précis, en choisissant de nouveaux renforts et leur orientation, en décidant d'« équilibrer » ou pas les empilements de couches au sein de la matière, etc.
La figure 2 illustre ainsi un renfort spécial, avec combinaison de fibres de verre et de carbone, dans un agencement chaîne – trame très spécifique. On imagine très bien l'infinité des compositions possibles en mélangeant les fibres, en empilant des strates de renforts différents, et en utilisant le grand nombre de matrices disponibles sur le marché, adjuvées si besoin : c'est là l'un des atouts des composites … une de leurs faiblesses aussi, car il est ainsi difficile de les standardiser, au risque d'en limiter la diffusion.
La figure 3 illustre par ailleurs la nécessité d'un placement correct des renforts : en concevant un profilé, il faut toujours se poser la question du positionnement correct des renforts à l'intérieur de la section. Il ne s'agit pas d'imaginer placer tel ou tel renfort dans une zone particulière si ce renfort ne doit pas être finalement correctement disposé, tel ce pli que l'on peut percevoir dans le profilé en I de la figure 3. Dans ce cas précis, le renfort périphérique n'apporte pas la contribution prévue, induisant une faiblesse dans cette zone.
Le taux d'imprégnation possible en pultrusion est très élevé. Il se traduit par un taux de renfort pouvant dépasser 70 %...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Logiciel de calcul des composite
https://www.think-composites.com/
HAUT DE PAGE
NF EN 13706-1 (Mars 2003), Composites en plastiques renforcés – Spécification pour les profilés pultrudés – Partie 1 : désignation Indice de classement : T57-800-1
NF EN 13706-2 (Février 2003), Composites en plastique renforcé – Spécification pour les profilés pultrudés – Partie 2 : méthodes d'essai et exigences générales Indice de classement : T57-800-2
NF EN ISO 1182 (Avril 2002), Essais de réaction au feu des produits de construction – Essai d'incombustibilité Indice de classement : P92-520
NF EN ISO 1716 (Novembre 2002), Essais de réaction au feu des produits de construction – Détermination de la chaleur de combustion Indice de classement : P92-521
NF EN 13823 (Décembre 2002), Essais de réaction au feu des produits de construction – Produits de construction à l'exclusion des revêtements de sol exposés à une sollicitation thermique provoquée par un objet isolé en feu Indice de classement : P92-527
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