JEC 2022 :
tendances et défis pour l’industrie des composites

Les salons professionnels sont un bon moyen de se faire une idée des tendances qui se produisent dans une industrie particulière. Dans notre industrie, l’industrie des composites, JEC World est l’endroit où il faut être. Organisé chaque année à Paris (sauf depuis deux ans, en raison de la pandémie), JEC World rassemble tous les acteurs majeurs.

JEC World en chiffres :

Plus de 40000 visiteurs professionnels
Plus de 1300 exposants
Plus de 110 pays
Sur plus de 76000m²

Le programme de la conférence nous donne des indices sur les tendances et les défis de notre industrie.

Nous pouvons distinguer trois grands sujets:

Durabilité des composites
Industrie 4.0
Nouvelles mobilités

DURABILITÉ DES COMPOSITES

Annoncée comme thème de cette année, la durabilité des composites n’est pas seulement une tendance, mais une nécessité. Les pièces composites sont de plus en plus utilisées dans toutes les industries du transport (aéronautique, automobile et ferroviaire) et contribuent à réduire les émissions de CO₂ par la réduction du poids. Mais la réduction des émissions de gaz à effet de serre doit être envisagée au niveau de l’ensemble de la chaîne de valeur de l’industrie : de la production des matières premières à l’utilisation finale, sans oublier le recyclage.

Production durable de matières premières

Presque toutes les résines thermodurcissables et thermoplastiques utilisées de nos jours sont des sous-produits de la production de pétrole, de même que de nombreuses fibres. La fabrication de fibres est également très énergivore, nécessitant beaucoup de chaleur pour la production de fibre de verre ou de carbone par exemple. Pour une chaîne de valeur composite plus verte, chaque maillon doit être repensé.

Bio-composites

Une solution pour s’affranchir les combustibles fossiles pour les matières premières composites est de s’appuyer sur les bio-résines et les fibres naturelles.

Les bio-résines sont pour la plupart produites à partir de soja (polyol) et de maïs (éthanol), mais concurrencent le biocarburant, actuellement à la mode. Ces produits biosourcés sont confrontés à des problèmes tels que la hausse des prix des aliments, la disponibilité des terres agricoles et d’autres préoccupations environnementales.

Les fibres naturelles deviennent de plus en plus populaires en raison de leur très faible poids, de leurs performances structurelles suffisantes, de leur recyclabilité et de leur durabilité. L’industrie automobile utilise déjà des fibres naturelles pour les pièces intérieures telles que les panneaux de porte, les dossiers de siège ou les garnitures de toit.

Recyclage

Les acteurs du recyclage doivent être considérés comme faisant partie de la chaîne de valeur des composites, tout comme les fournisseurs de fibres, de résines et de préimprégnés, et les fabricants de pièces.

Encore au stade du développement, le recyclage des pièces composites se concentre principalement sur la récupération des fibres pour les réutiliser. Mais les processus de recyclage sont basés soit sur la dissolution chimique (solvolyse), soit sur la combustion (pyrolyse) de la résine, qui à leur tour ne sont pas non plus respectueuses de l’environnement. De nouvelles résines époxy sont en cours de développement qui pourraient être dissoutes puis réutilisées. Toutes ces technologies ne réussiront que si elles trouvent un modèle d’affaires viable et évolutif.

Les résines thermoplastiques offrent de multiples réutilisations, elles peuvent être refondues et remodelées, contrairement aux résines thermodurcissables dont la réaction chimique n’est pas réversible. Ces caractéristiques rendent les pièces thermoplastiques sujettes aux réparations et favorisent la recyclabilité en fin de vie.

INDUSTRIE 4.0

La première révolution industrielle a permis de passer des méthodes de production manuelle à des machines alimentées à l’eau ou à la vapeur. La deuxième révolution industrielle a été possible grâce à l’électricité qui a accéléré le transfert de personnes, d’idées et de biens. La troisième révolution industrielle, également connue sous le nom de révolution numérique, a été marquée par l’essor des ordinateurs.

L’industrie 4.0, ou la quatrième révolution industrielle, est en train de se produire en ce moment. Elle englobe notamment l’automatisation, la simulation, et l’échange de données dans les technologies de fabrication. Parmi tous les aspects impliqués dans cette révolution, les suivants seront abordés lors des conférences du JEC : simulation, automatisation et fabrication additive.

Simulation

Il existe différents types de simulations qui se passent à différentes étapes du processus de conception. La simulation de pièces se concentre généralement sur les contraintes mécaniques et leur environnement. La simulation de process permet de valider la faisabilité de la pièce. La simulation de fabrication fournit des projections pour les rendements des lignes de production, mais permet également d’accélérer le processus de mise en service en simulant les machines numériquement. Dans tous les cas, les simulations nécessitent les modèles de simulation les plus précis possible.

La simulation numérique est un élément clé de la frugalité de conception que nous devons maintenant adopter. Une simulation précise signifie une pièce dont les dimensions sont calculées correctement. Ni plus, ni moins.

Une pièce bien conçue implique moins de temps de développement, moins de prototypage et moins de tests. Cela implique également moins de matériau, ce qui se traduit directement par des économies de coûts et de poids. Un autre aspect qui résulte d’un composant conçu intelligemment est une durée de vie plus longue, donc moins d’entretien.

Automatisation et robotisation

L’industrie des composites a vraiment adopté l’automatisation et la robotisation. Comme tous les secteurs, l’aviation, l’automobile, le ferroviaire, les appareils sous pression, etc. s’orientent vers la réduction des émissions de C0₂ grâce à aux nouvelles énergies et matériaux légers.

L’automobile, l’aviation et les nouvelles mobilités urbaines devraient croître à un rythme sans précédent. Afin de suivre les volumes prévus, un degré élevé d’automatisation sera nécessaire pour les fabricants de pièces composites.

Certains processus, comme l’estampage thermoplastique, nécessitent une automatisation pour assurer la qualité des pièces, car le temps de transfert entre le four et la presse est critique. Le préformage est un excellent candidat pour la robotisation et l’automatisation et pourrait permettre la « fabrication dans le noir » de pièces composites dans un avenir très proche.

L’automatisation et la robotisation apportent un autre avantage qui est une qualité et une répétabilité accrues. Les deux attributs vont vers la réduction des déchets et l’optimisation des matières premières.

Fabrication additive et soudage thermoplastique

Il existe plusieurs procédés qui peuvent s’inscrire dans la description de la fabrication additive.

La fabrication additive avec fibres continues rend possibles des pièces qui étaient autrefois impossibles à fabriquer. Plusieurs technologies existent, comme l’imprégnation in situ, la co-extrusion avec towpreg, l’extrusion towpreg, la consolidation in situ ou l’imprégnation en ligne pour ne nommer que les principales. Cependant, ce processus est encore limité aux pièces très complexes à faible volume.

La fabrication additive peut également être utilisée pour la fabrication de moules. Cela réduit considérablement les coûts car contrairement à la fabrication soustractive, seule la bonne quantité de matériau est utilisée. Les moules peuvent être faits en matériaux composites ou en métal comme l’Invar.

Même si le soudage n’est pas une fabrication additive comme l’impression 3D, certaines technologies de soudage thermoplastique, telles que le soudage par résistance et le soudage par induction, sont des méthodes établies utilisées depuis des décennies. D’autres technologies plus récentes, notamment le soudage par ultrasons, le soudage au laser et le soudage par conduction, sont actuellement en cours de développement. Le soudage composite thermoplastique offre le principal avantage de n’être qu’un seul matériau lorsqu’il est vu au microscope.

L’AVENIR DES MOBILITÉS

Gain de poids

Les pièces légères sont de plus en plus présentes dans tous les types de transport.

Dans l’aviation, l’Airbus A350 et le Boeing 787 sont composés de plus de 50% (en poids) de matériaux composites. Et dans un avenir proche, Airbus et Boeing annonceront probablement un tout nouvel avion monocouloir d’ici la fin de la décennie. Ce nouvel avion monocouloir, pour les deux constructeurs, n’utiliserait probablement pas de composites comme ils le sont actuellement dans l’A320 ou le 737. Il comprendrait des ailes composites, un empennage composite et un fuselage composite (mais moins probable). Afin de suivre les prévisions de production, 60 à 100 avions par mois, de nouveaux process hautement automatisés, seront nécessaires

Dans l’industrie automobile, les véhicules haut de gamme et de sport automobile ont été les premiers segments à utiliser de coûteuses pièces composites pour de meilleures performances. Ces deux segments sont encore en croissance en 2022. Mais pour le vaste marché des modèles dont le volume de production va de moyen à élevé, les matériaux composites moins coûteux sont de plus en plus adoptés. Les procédés et les matériaux tels que les polymères renforcés de fibres de verre (GFRP), le sheet molding compound (SMC), le bulk molding compound (BMC) et les thermoplastiques moulés par injection produisent des pièces telles que des ressorts à lames, des panneaux de carrosserie, des structures, des boîtiers, des supports, ainsi que des longerons de pare-chocs, des portes de coffre, ou des structures de sièges. Les composants de suspension et les arbres d’entraînement sont de nouveaux types de pièces produites à l’aide de matériaux composites.

Mobilité aérienne urbaine (UAM)

Certains analystes ont prévu 10 000 unités UAM par an d’ici 2035, ce qui conduit à la description du marché UAM comme « qualité aérospatiale à la quantité automobile ». Le gain de poids et les propriétés de résistance (pour la sécurité) des matériaux composites seront essentiels. Afin de desservir ce marché et les volumes prévus pour 2035, l’industrie des composites devra augmenter sa production de fibres de carbone à haut module / haute résistance pour desservir les 4 500 tonnes métriques par an, et utiliser les technologies actuellement disponibles ou en développement telles que le placement automatisé de tape et de fibres, l’impression 3D renforcée de fibres, le collage et le soudage automatisé, l’inspection en ligne en temps réel, peu ou pas de déchets, et l’utilisation de matériaux recyclés.

Véhicules électriques

Comme évoqué précédemment, la réduction de poids est une priorité pour les voitures à essence afin de réduire les émissions de CO₂, mais les véhicules électriques en bénéficieraient aussi pour une meilleure autonomie. En plus des pièces partagées avec les véhicules à essence, les boîtiers de batterie composites aident à compenser le poids élevé des batteries.

Ce segment de marché des composites ne fait pas exception, et l’engagement mondial à réduire l’impact sur le changement climatique est un puissant stimulateur. Certains constructeurs prévoient jusqu’à 50% de leurs volumes de ventes en véhicules électriques en 2025.

Le point de vue de PINETTE PEI sur les mégatendances JEC WORLD 2022

En parcourant les divers aspects de l’avenir de l’industrie des composites, vous pouvez constater par le nombre élevé d’innovations réparties dans de nombreux domaines et de marchés, qu’il est loin de plafonner. Au contraire ! Stimulés par le besoin urgent de réduire les émissions de dioxyde de carbone, les marchés existants (aviation, automobile, etc.) continueront de croître et de nouveaux marchés émergeront, ce qui, avec le temps, apportera de nouveaux défis pour assurer l’accessibilité des matières premières et des prix pour une adoption massive. Bien sûr, l’industrie des composites devra se développer tout en devenant plus durable dans la production de matières premières, utiliser des composites bio-sourcés et réfléchir à la circularité de la production. Heureusement, de nouveaux outils initiés par la quatrième révolution industrielle contribueront à cette grande transition.

Depuis 1863, PINETTE PEI innove constamment pour vous offrir les meilleures solutions adaptées à vos besoins. Aujourd’hui, nous sommes toujours à l’avant-garde de l’innovation technologique en participant à de nombreux projets collaboratifs.

Nos ingénieurs R&D sont activement à l’écoute des besoins de nos clients et des mégatendances afin d’être à la pointe de la technologie dans les domaines du formage de composites thermoplastiques, de la réduction de consommation d’énergie, de la numérisation de la conception et de la fabrication, et de l’automatisation pour augmenter la production.

Nos presses de préformage et de formage sur mesure sont capables de transformer tous types de matrices et de renforts, et sont intégrées dans des lignes de production automatisées et des usines clés en main.

Nos experts et ingénieurs se feront un plaisir de discuter de la façon dont PINETTE PEI peut vous aider à relever vos défis.

Retrouvez-nous au JEC dans le hall 6, sur le stand D83, du 3 au 5 mai 2022.

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