Couchage humide - A296
| Pose humide | |
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| Type de document | Article |
| Identificateur de document | 296 |
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Introduction[éditer | modifier la source]
Le dépôt humide consiste à verser du liquide résine et déposer des fibres sèches sur un outil de moulage simple face, en faisant pénétrer la résine dans les fibres à l'aide d'un rouleau ou d'une raclette. Généralement réalisé avec des fibres de verre et des résines polyester, ce processus est le mieux adapté aux pièces de grand et faible volume et/ou aux prototypes. Le stratifié est généralement durci à température ambiante sans sac sous vide, mais en fonction de l'application et du résultat souhaité, des températures élevées et un sac sous vide peuvent être utilisés.[1][2]
Importance[éditer | modifier la source]
Le dépôt humide est considéré comme la méthode la plus ancienne de pierre composite production[2] et aussi le moins cher, en raison des faibles coûts d'outillage, de l'absence de fours et de matériaux peu coûteux. Ce qui rend la superposition humide idéale pour le prototypage et la production de pièces de mauvaise qualité.
Démonstration de processus[éditer | modifier la source]
La vidéo ci-dessous fournit une introduction au processus de drapage humide. Il fournit un bref aperçu de la manière d'effectuer un dépôt humide et compare les effets du durcissement avec ou sans sac sous vide.
Description du processus[éditer | modifier la source]
Le moule est traité avec un agent de démoulage, généralement du poly(acétate de vinyle) (PVA) ou de la cire liquide. Des alternatives, telles que les films PTFE, silicone ou polyester, sont parfois utilisées. Une fois que le produit a suffisamment séché ou durci, il est courant d'appliquer une couche de gel, généralement de 0.02 à 0.04 pouces d'épaisseur, qui est ensuite durcie. De la résine liquide est ensuite versée sur la surface de l'outil et une couche de fibre est appliquée sur la résine. Le tapis de fibres est ensuite travaillé avec une raclette ou un rouleau afin que le tapis puisse être complètement saturé de résine, cela permet également d'éliminer l'air emprisonné et l'excès de résine. La résine et la fibre sont ensuite appliquées dans cet ordre jusqu'à ce que le nombre de couches souhaité soit appliqué. Souvent, un matériau de base, tel que de la mousse, est ajouté pour fournir une épaisseur supplémentaire à un poids réduit, et la superposition peut se dérouler sur le matériau de base. Parfois, une dernière couche de résine est appliquée pour fournir une finition de surface plus lisse à l'extérieur du stratifié. Certains aspects clés du drapage humide sont abordés ci-dessous.[1][2][3]
Outils de moule[éditer | modifier la source]
La pose humide utilise un outil ouvert sur un seul côté. Le côté outil de la pièce aura une finition de surface plus lisse que l'extérieur, qui sera légèrement plus rugueux. La conception de l'outil est soit un outil femelle, soit un outil mâle, selon le côté qui nécessite une meilleure qualité de surface. L'outil femelle offrira une meilleure finition de surface à l'extérieur de la pièce, généralement utilisée pour les coques de bateaux. Un outil mâle permet d'obtenir une meilleure finition de surface à l'intérieur, à utiliser pour les baignoires.[1]
Les outils de moulage sont généralement l’équipement le plus coûteux pour ce type de superposition. Par conséquent, le bois est généralement utilisé pour la production en faible volume ou le prototypage car il s’agit d’un matériau bon marché et facile à travailler. Pour une production de qualité et de volume supérieure, de l'acier ou de l'aluminium peut être utilisé. Les outils sont conçus pour déterminer la forme de la pièce et l'état de surface, mais il est également important de prendre en compte l'accessibilité pour la superposition à réaliser.[2]
Les gels[éditer | modifier la source]
Des gelcoats appliqués sur les outils avant le début de la superposition sont utilisés pour déterminer les propriétés de surface du produit final. Le gelcoat est principalement utilisé pour fournir une finition de surface lisse à la pièce, mais il est également utilisé pour déterminer d'autres propriétés telles que : la flexibilité, la résistance aux cloques, la résistance aux taches, la résistance aux intempéries et la ténacité. Des pigments sont également ajoutés au gelcoat pour déterminer la couleur de la pièce finale. L'épaisseur typique du gelcoat est de 0.02 à 0.04 pouces.[1]
Résines[éditer | modifier la source]
Le polyester et le vinylester sont les principales résines utilisées pour ce type de production. Ils offrent de bonnes propriétés mécaniques, chimiques, électriques, une stabilité dimensionnelle, une facilité de manipulation et un faible coût. Les époxy peuvent également être utilisées, mais elles sont plus coûteuses et nécessitent généralement de la chaleur pour durcir.
Les propriétés de la résine peuvent être facilement modifiées en utilisant des additifs pour modifier les températures de durcissement, la flexibilité et diverses propriétés physiques du produit durci. Des agents thixotropes peuvent également être ajoutés pour contrôler la viscosité des résines, ceci est important pour les superpositions effectuées à des angles prononcés afin d'empêcher la résine de couler. Cependant, une viscosité élevée est généralement préférée afin que la résine puisse suffisamment mouiller les fibres.
Un catalyseur est ajouté pour démarrer la réaction de réticulation avant que le drapage puisse commencer. Des accélérateurs et des inhibiteurs peuvent être ajoutés pour contrôler plus soigneusement la guérison, par exemple. si une grande pièce est créée, un durcissement lent est souhaitable pour une longue durée de vie en pot de la résine, de sorte qu'elle puisse être appliquée sur la pièce.[1][2][3]
Fibres[éditer | modifier la source]
La pose humide utilise généralement des tapis en fibre de verre E qui sont soit tissés, soit coupés en 1 à 2 pouces et distribués de manière aléatoire. D'autres types de fibres comme le Kevlar, le carbone ou l'aramide peuvent également être utilisés. L'épaisseur des tapis de fibres combinée au nombre de couches détermine l'épaisseur du stratifié. Des tissages plus denses peuvent être utilisés pour augmenter rapidement l'épaisseur, mais cela au prix d'être plus difficile à imprégner de résine et à placer dans des rayons plus petits de l'outil. . [4]
Il est important de mouiller entièrement les tapis de fibres avec de la résine pour obtenir les propriétés souhaitées du stratifié une fois qu'il a durci. L'un des avantages de l'utilisation de fibres de verre est qu'une fois mouillées par la résine, elles deviennent translucides et il est possible de voir les vides et de les éliminer. La méthode la plus courante consiste à utiliser un simple rouleau ou une raclette pour faire pénétrer la résine dans les fibres. Une variante de ces outils et techniques a été créée pour aider les opérateurs dans le processus. Par exemple, un rouleau qui distribue de la résine en interne, en saturant au préalable le rouleau ou en pulvérisant de la résine sur les tapis de fibres au lieu de la couler. Une autre méthode pour garantir l'imprégnation des fibres consiste à appliquer de la résine sur le mat de fibres sur une feuille de plastique avant de placer le mat sur la stratification, ou à utiliser une machine dédiée pour appliquer de la résine sur le mat de fibres. Cela permet un meilleur contrôle du rapport volumique des fibres, peut améliorer les taux de production et faciliter la mise en place d'outils à forte pente.[1][2][3]
Cure [éditer | modifier la source]
Les stratifiés à stratification humide sont généralement durcis à température ambiante, ce qui permet d'obtenir de grandes pièces et un outillage peu coûteux, l'inconvénient étant que la résine commence à durcir pendant l'opération de stratification. Cela peut également permettre au stratifié d'être durci par étapes, ce qui permet d'utiliser des noyaux sans que la résine ne sature le matériau du noyau. La réaction de durcissement est généralement exothermique, c'est pourquoi une accumulation par étapes est souvent utilisée pour contrôler la génération de chaleur provenant de la réaction de durcissement afin que le polymère de résine ne soit pas dégradé en raison de conditions exothermiques. Une autre raison de contrôler les températures de durcissement est que des contraintes résiduelles peuvent se présenter dans le stratifié en raison de matrice le retrait et le CTE de la matrice sont bien supérieurs à ceux des fibres.
Les variantes de la procédure de durcissement incluent l'utilisation d'une température élevée pour durcir les pièces plus rapidement, à moins de 200 F, en utilisant des lampes chauffantes ou une convection d'air forcée. Cela augmente le taux de réticulation de la résine et parfois un simple four est construit en utilisant du contreplaqué et de la mousse. Cela entraîne un compromis entre le taux de production et la qualité des pièces à créer. Des sacs sous vide peuvent être utilisés pendant le durcissement pour améliorer la consolidation et l'uniformité, mais cela augmente les coûts et le temps de production.[1][2][3][5]
Avantages[éditer | modifier la source]
- Durcissement à température ambiante
- Pas besoin d'aspirateur
- Des outils peu coûteux
- De grandes pièces peuvent être réalisées
- Idéal pour la production de prototypes
- Processus polyvalent
Désavantages[éditer | modifier la source]
- Travail intensif
- Les vides, les zones riches en résine et les zones dépourvues de résine sont courants
- qualité non uniforme
- Dépend des compétences du travail
- Les émissions de styrène de la résine sont dangereuses pour la santé
Application[éditer | modifier la source]
- Composants de véhicules, tels que les toits rigides de véhicules utilitaires
- Bateaux de loisirs
- Membres de la construction
- Pales de moulin à vent
- Tuyaux, réservoirs de stockage et cuves
- Équipement électrique
- Intérieurs de salle de bains et piscines
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Références
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 [Réf] Campbell, FC (2004). Processus de fabrication pour les composites avancés. Elsevier. p. 400. est ce que je:10.1016/B978-1-85617-415-2.X5000-X. ISBN 9781856174152.Maint CS1 : utilise le paramètre auteurs (lien) Maint CS1 : date et année (lien)
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 [Réf] Eckold, Geoff (1994). « Conception et fabrication de structures composites Chapitre 6 Fabrication » : 268. est ce que je:10.1533/9781845698560.251. Citer le journal nécessite
|journal=(vous aider)Maint CS1 : utilise le paramètre auteurs (lien) - ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 [Réf] Astrom, BT Fabrication de composites polymères. p.195. ISBN 9780748770762.Maint CS1 : utilise le paramètre auteurs (lien)
- ↑ [Réf] Campbell, FC (2004). Processus de fabrication pour les composites avancés. Elsevier. p. 401. est ce que je:10.1016/B978-1-85617-415-2.X5000-X. ISBN 9781856174152.Maint CS1 : utilise le paramètre auteurs (lien) Maint CS1 : date et année (lien)
- ↑ [Réf] Mazumdar, Sanjay K. (2002). Fabrication de composites - Ingénierie des matériaux, des produits et des procédés. ISBN 0 8493 0585-3.Maint CS1 : utilise le paramètre auteurs (lien) Maint CS1 : date et année (lien)
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Bienvenue au Centre de connaissances en pratique (KPC) du CKN. Le KPC est une ressource pour l'apprentissage et l'application des connaissances scientifiques à la pratique de la fabrication de composites. Lorsque vous naviguez dans le KPC, reportez-vous aux informations de ce volet de droite en tant que ressource pour comprendre les subtilités du traitement des composites et pourquoi le KPC est organisé de la manière dont il est. La vidéo suivante explique l'approche KPC :
Comprendre le traitement des composites
Le Knowledge in Practice Center (KPC) s'articule autour d'une réflexion structurée sur la fabrication des matériaux composites. De haut en bas, la hiérarchie se compose de :
- L'usine
- Cellules d'usine et/ou aménagement d'usine
- Étapes du processus (incarnées dans le flux de processus d'usine) composé de :
La manière dont le matériau, la forme, l'outillage et les consommables et l'équipement (en abrégé MSTE) interagissent les uns avec les autres au cours d'une étape du processus est essentielle au résultat de l'étape de fabrication et, en fin de compte, essentielle à la qualité de la pièce finie. Les interactions entre MSTE au cours d'une étape de processus peuvent être nombreuses et complexes, mais le Knowledge in Practice Center vise à vous faire prendre conscience de ces interactions, à comprendre comment un paramètre affecte un autre et à comprendre comment analyser le problème à l'aide d'une approche basée sur les systèmes. En utilisant cette approche, l'usine peut alors être développée avec une compréhension et un contrôle complets de toutes les interactions.
Interrelation de la fonction, de la forme, du matériau et du processus
La conception pour la fabrication est essentielle pour assurer la productibilité d'une pièce. Un problème survient lorsqu'il est considéré trop tard ou pas du tout dans le processus de conception. À l'inverse, la conception de processus (contrôler les interactions entre la forme, le matériau, l'outillage et les consommables et l'équipement pour obtenir le résultat souhaité) doit toujours tenir compte de la forme et du matériau de la pièce. Ashby a développé et vulgarisé l'approche liant le design (la fonction) au choix du matériau et de la forme, qui influencent le procédé choisi et inversement, comme illustré ci-dessous :
Au sein du Knowledge in Practice Center, la même méthodologie est appliquée, mais le processus est défini plus complètement en appelant également explicitement les l'équipements et outillages & consommables. Notez que dans l'usage courant, un processus qui se compose de plusieurs étapes peut être arbitrairement défini par une seule étape, par exemple "pulvérisation". Bien que pratique, cela peut être trompeur.
Les flux de travail
Les volumes de pratique et d'étude de cas du KPC se composent de trois types de flux de travail :
- Développement - Analyser les interactions entre les MSTE dans les étapes du processus pour prendre des décisions sur les paramètres de traitement et comprendre comment les étapes du processus et les cellules de l'usine s'intègrent dans l'usine.
- Dépannage - Vous guider vers les causes possibles des problèmes de traitement affectant le coût, le taux ou la qualité et vous diriger vers le workflow de développement le plus approprié pour améliorer le processus
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