fr.wedoany.com Rapport : Un consortium de recherche espagnol fait progresser le projet SUPERPAN, visant à développer des panneaux composites ultralégers destinés aux secteurs de l'automobile, du ferroviaire et d'autres domaines du transport, avec pour objectif d'aider les fabricants à réduire le poids structurel tout en améliorant l'efficacité de production et la capacité de recyclage des matériaux en fin de vie.
Ce projet est mené conjointement par le fabricant de composites BIRKA COMPOSITES, le centre technologique des plastiques AIMPLAS et l'institut de technologies de fabrication avancée IDEKO. Les recherches portent principalement sur le développement de panneaux à renforcement multidirectionnel pour des applications structurelles dans le secteur des transports. La réduction de la masse des véhicules permet de diminuer les besoins énergétiques, d'améliorer les performances opérationnelles et de réduire les émissions d'exploitation dans certains scénarios d'utilisation. À mesure que les systèmes de transport s'électrifient, les structures légères jouent un rôle de plus en plus important pour prolonger l'autonomie ou réduire la capacité énergétique nécessaire par trajet.
Cependant, l'équipe du projet constate que la légèreté ne suffit pas à elle seule à garantir une empreinte environnementale réduite. Les pièces en composites souffrent souvent de coûts de production élevés, de difficultés de recyclage et d'une consommation énergétique importante lors de la fabrication. SUPERPAN examine donc le développement des matériaux, la production manufacturière et le recyclage dans un cadre unifié.
Sur le plan des matériaux, le projet a choisi d'étudier les matrices thermoplastiques. En comparaison, de nombreux composites structurels matures utilisent des résines thermodurcissables, qui, bien qu'offrant une résistance élevée et une bonne durabilité, présentent une structure chimique figée après polymérisation, ce qui les rend difficiles à remodeler ou à retraiter en fin de vie. Les matériaux thermoplastiques offrent une voie de recyclage et de réutilisation plus réaliste. L'objectif du projet est de développer des panneaux qui répondent aux exigences structurelles en service tout en offrant aux fabricants davantage d'options de traitement en fin de vie des pièces.
AIMPLAS est chargé dans le projet de la sélection des polymères, de la caractérisation des matériaux, de l'évaluation de la recyclabilité et de la validation des performances, tout en tentant d'adapter les technologies de production de composites traditionnellement associées aux systèmes thermodurcissables. L'équipe souligne que le remplacement des matériaux ne consiste pas simplement à substituer une résine par une autre ; la solution thermoplastique doit répondre aux attentes du secteur des transports en matière de résistance mécanique, de durabilité, de qualité et de sécurité, tout en s'alignant sur les exigences de fabrication liées aux coûts, aux cadences de production et à la répétabilité. Le consortium a également mesuré la consommation énergétique nécessaire à la production des panneaux, car si la phase de fabrication consomme beaucoup d'énergie, les bénéfices apportés par les matériaux légers en phase d'exploitation pourraient être annulés.
La viabilité commerciale dépend de la capacité des panneaux à concilier quatre éléments : performances structurelles, efficacité de transformation, recyclabilité et coûts. Le projet n'a pas encore confirmé que cette technologie puisse satisfaire simultanément ces quatre exigences à l'échelle industrielle.
Le développement de la fabrication constitue le cœur du projet SUPERPAN. BIRKA est responsable de la fabrication des panneaux, en utilisant de nouvelles configurations de matériaux et sa technologie brevetée de dual pullbraiding (pultrusion-tressage double), tout en introduisant un procédé de durcissement assisté par ultraviolets pour les matériaux préimprégnés. Ces méthodes sont évaluées pour déterminer si elles peuvent réduire la manipulation manuelle, raccourcir les cycles de production et améliorer la constance de la qualité des panneaux. Un contrôle renforcé de chaque étape de production contribue à rapprocher la technologie des exigences de fiabilité des fabricants de transport dans la production de pièces en grande série.
IDEKO fournit un soutien en automatisation et en numérisation pour la ligne de production ; son contrôleur de processus collecte les données opérationnelles, permettant au consortium de surveiller les conditions de production, d'identifier les sources de variation de qualité et de détecter les défauts potentiels. Cette approche axée sur les données aide également à déterminer si les résultats de laboratoire peuvent être reproduits dans des conditions industrielles. Pour les fabricants, le fait qu'un panneau donne de bons résultats lors des tests n'est qu'un aspect ; la capacité à le produire en série à la vitesse requise et à un coût acceptable est ce qui détermine l'adoption de la technologie.
Le projet SUPERPAN bénéficie du soutien du programme espagnol de partenariat public-privé 2023, financé par l'organisme national de recherche espagnol et cofinancé par l'Union européenne. La structure organisationnelle du projet relie le développement des matériaux, l'ingénierie des procédés et l'automatisation de la production, dans le but de réduire l'écart entre les résultats de recherche et le déploiement industriel. Si la technologie atteint les exigences de l'industrie, les fabricants disposeront d'une plateforme de panneaux composites alliant légèreté, traitement automatisé et amélioration du recyclage en fin de vie. D'ici là, ces panneaux devront encore passer par la validation de la durabilité à long terme, de la constance de production et de la compétitivité des coûts totaux, dont les résultats détermineront si SUPERPAN deviendra une option de fabrication industrialisable ou restera une technologie prometteuse au stade de la recherche.
