Plastique, composite, métal… les douze solutions innovantes du … · APOLLOR, CRT 2 rue...

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Proceed journée automobile 24 septembre 2008 Eric Prévost APOLLOR, CRT 2 rue lavoisier 54300 Moncel-Lès-Lunéville tél : 0383767878 [email protected] Plastique, composite, métal… les douze solutions innovantes du moment : - matériaux et éco-matériaux, - nouveaux matériaux, nouvelles caractérisations, - du matériau à la conception de produit, - matériaux, procédés et décoration

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  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Eric Prévost APOLLOR, CRT

    2 rue lavoisier 54300 Moncel-Lès-Lunéville

    tél : 0383767878 [email protected]

    Plastique, composite, métal… les douze solutions innovantes du moment : - matériaux et éco-matériaux, - nouveaux matériaux, nouvelles caractérisations, - du matériau à la conception de produit, - matériaux, procédés et décoration

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

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    12 Décoration par sublimation

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    1

    Les composites à fibres naturelles

    Mat

    éria

    ux

    Regain d’intérêt depuis le Grenelle de l’environnement

    Thermoplastiques PE, PP, ABS + 10 à 60% de fibres naturelles Lin, Chanvre poudre de bois pailles de céréales noyaux de fruits (fonction du pays et de la proximité)

    Extrusion injection (Apollor)

    Propriétés mécaniques ? Processabilité ? Prix ?

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Exemples jardinière en PP 30% céréales

    Pièce RTM avec mat de chanvre

    1 Profilés PP Bois par extrusion

    Mat

    éria

    ux

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    FREINS :

    • résistance au changement

    • odeur

    • disponibilité/prix

    • humidité/transformation

    • alimentarité

    • aspect/coloration

    • tenue aux chocs

    1

    Bois/plastique

    Essais avec PP/noyaux d’olives 50%

    Mat

    éria

    ux

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    BIO DEGRADABLE

    Action des micro-organismes ou photo – dégradation

    DEGRADATION TOTALE

    méthane gaz carbonique eau oxygène biomasse

    Les matières biodégradables

    2

    biod

    égra

    dabl

    es

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    1) PVA ou PVOH (Polyalcool vinylique) : le plus ancien des bio polymères.

    Applications : films souples.

    (KURARAY)

    2) AMIDON : à partir de pommes de terre

    Applications : pots, couverts, films, sachets.

    Rodenburg Biopolymers

    Les matières biodégradables : DIFFICILES A TRANSFOR MER!

    2

    biod

    égra

    dabl

    es

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    3) LIGNINE : à partir de bois

    Applications : fournitures de jardin, composants électroniques.

    4) PLA (Polyacide lactique) : à partir de maïs

    Applications : films, d’emballage, bouteilles, containers.

    Les matières biodégradables ; PERFORMANCES LIMITEES !

    2

    biod

    égra

    dabl

    es

    Donc formulation à la demande : combinée à des fibr es naturelles?

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Les matières biodégradables

    Autre développement : les non tissés bio + Fibres naturelles

    Pour obtenir des produits bio, légers, par compression de non tissés

    biod

    égra

    dabl

    es

    2

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    3

    Agent moussant 100% naturel

    Biodégradable Expansé

    Additif pour injection PE et PP

    Pièce 3D expansée en

    injection

    Barquette alimentaire Isolation calage

    Allégement des pièces

    ou injection

    multimatières

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    4

    Essais grandes vitesses sur métal, composite et pla stique

    -Simulation du choc Piéton

    - caractérisation des matériaux

    - essais sur pièces réelles

    Vérin 20 m/s Caméra 50000 i/s

    cara

    ctér

    isat

    ion

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Exemples

    SMC 0.5 m/s PA 30% FV 0.5 m/s PP 1 m/S

    4

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Domaines d’utilisation :

    AUTOMOBILE

    CHIMIE

    Armement

    Pièce auto 4.4 m/s

    Métal 5 m/s

    Plastique0,4 m/S

    4

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Analyse d’images en temps réel :

    Mesure des déformations vraies ε11 = Ln l/lo ε22 = Ln w/wo

    Calcul de la variation de volume:

    hypothèse isotropie transverse: dV/V= εεεε11 + 2.εεεε22

    5

    cara

    ctér

    isat

    ion

    Extensométrie sans contact pour essais de traction, cisaillement, fluage

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    5

    SOLUTION APOLLOR : VidéoTraction

    cara

    ctér

    isat

    ion

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    F

    l

    Mesure locale

    Mesure de la contrainte vraie

    Vitesse vraie constante

    5

    cara

    ctér

    isat

    ion

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20.0

    5.0

    10.0

    15.0

    20.0

    25.0

    30.0

    35.0

    40.0

    Com para ison de s courbes contra inte vra ie /dé forma tio n vra ie

    dé forma tion 1

    contra inte

    VidéoTraction

    Force/allongement

    Contrainte vraie

    Comparaison

    Déformation Vraie ln l/lo 5

    cara

    ctér

    isat

    ion

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    On obtient alors le comportement intrinsèque des matériaux

    Traction compression fluage

    Cisaillement fatigue Torsion

    = lois de comportements de matériaux = données fiables pour le calcul/simulation numérique

    cara

    ctér

    isat

    ion

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    6

    Essais de fatigue oligocyclique sur métal

    Exemple de nouveau système d’essais sur métal F

    Traction/compression = Plus besoin de capteur mécanique

    cara

    ctér

    isat

    ion

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    « C’est une méthodologie de calcul et de simulation numérique qui intervient en amont de la conception de la pièce et qui facilite les phases d e mise au point finale. »

    L’objectif est de prédire finement le comportement

    de la pièce (tenue au choc…) pour optimiser Géométrie/Matériau/Fabrication.

    La Conception Prédictive utilise la démarche M3C

    en couplant les approches Matériau, Caractérisation, Calcul et Corrélation.

    Intérêts : �Optimisation de la conception

    (matériaux, épaisseur, tenue mécanique…)

    �Diminution du temps de conception (développement de modèle prédictif)

    �Réduction des coûts (prix matière, pièce, fabrication…)

    Cibles : �Bureaux d’études �Services R&D �Laboratoires �Fournisseurs matières �Intégrateurs CAO

    La conception prédictive pour optimiser géométrie/matériau/process

    7

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Tenue à l’impact des pièces plastiques

    Simulation du choc piéton ou choc tête

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055

    Enfoncement du poinçon (m)

    Effo

    rt(N

    )

    Essai 1m/sJ1, E=f(Vdef) identifiée numériquementJ3, E=f(Vdef) identifiée manuellementJ3, différentiation traction-compression sur le module et R0Loi Johnson-Cook

    7

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    ThermofluageThermofluage d d’’une planche de bordune planche de bord Reproduire le cahier des charges de la pièce

    Simuler les cas de chargement mécanique et thermique

    Prévoir la flèche résiduelle après décharge thermique

    Pour optimiser géométrie/matière

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  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    H

    °C

    23

    100

    1 100 Charge de 5kg en 5 s

    Simulation du thermofluage (ensoleillement…)

    f < 3 mm

    7

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    CaractCaractéérisation risation Mat A - Cycle thermique

    -4

    -3,5

    -3

    -2,5

    -2

    -1,5

    -1

    -0,5

    00 14400 28800 43200 57600 72000 86400

    Temps (en s)

    Dép

    lace

    men

    t (en

    mm

    )

    0,1 kg 0,2 kg 0,3 kg 0,4 kg 0,5 kg

    mn tAE

    t σσε ⋅+=)(

    Déformations élastiques Déformations de fluage

    MatMatéériauriau

    -3,5

    -3

    -2,5

    -2

    -1,5

    -1

    -0,5

    00 28800 57600 86400 115200 144000 172800

    temps / s

    flèch

    e / m

    m

    Essai 1

    Essai 2

    Simulation

    CorrCorréélationlation CalculCalcul

    7

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    7 14

    15

    13 6

    12

    11 10 9 8

    5 1

    7

    1

    3

    2

    4

    Calculs sur piCalculs sur pièèce industriellece industrielle

    -3

    -2

    -1

    0

    1

    2

    3

    0 28800 57600 86400 115200 144000 172800

    Temps (en s)

    Dép

    lace

    men

    t (en

    mm

    )

    point12_1point12_212

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    La démarche M3C

    Exemple aux grandes déformations

    CONCEPTION PREDICTIVE

    clip automobile

    PP, PA, POM Essai de traction à 23°C

    Influence de la vitesse

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    0 0,01 0,02 0,03 0,04

    Déformation longitudinale vraie

    Con

    trai

    nte

    vrai

    e (M

    Pa)

    10-2 s-110-3 s-110-4 s-1

    7N

    21N

    7

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Autres applications : composites, élastomères

    Fluage à 70°C + torsion à 23°C = flèche < 17°

    12°

    7

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    9

    Réduction de prix pièces par introduction de recycl é

    Gain de matière par la technologie

    monosandwich

    -30% sur le prix final

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Autres possibilités de l’injection monosandwich

    Peau vierge + cœur Fibres naturelles

    Toucher Soft + cœur rigide

    Peau technique + cœur bon marché

    Peau vierge + cœur moussé

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    10

    Allégement des pièces par l’injection assistée gaz IAG

    Gain sur prix pièce de 30%

    Buse universelle

    pour utilisation des

    moules classiques en

    IAG

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Exemple sur Exemple sur caillebotiscaillebotis

    Pièce creuse

    Simulation de la veine gaz

    10

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    11

    Réduction des coûts d’outillages en plasturgie

    Les outillages coûtent chers

    L’injection est réservée aux grandes séries

    Concurrence des pays low cost

    Repenser la conception des outillages (dimensionnement/poids)

    Adapter les matériaux (usinage, usure, séries)

    Éviter les copeaux (ébauches, empreintes…)

    Optimiser les circuits de refroidissements

    Baisse de 30 à 40% des coûts actuels

    Apollor CM2T Ecolor Spimeca Trolitan Milplast EVR FDT CRL Drire Lorraine

  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Décoration par jet d’encre ou sublimation

    Décor durable, quadri, petites séries (jet d’encre) et 3D (sublimation)

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  • Proceed journée automobile 24 septembre 2008

    Merci de votre attention

    à votre disposition pour tout renseignement complémentaire

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    12 Décoration par sublimation