VISIONS La Lettre du centre technique de La pLasturgie et des composites

# 30Juin 2013

Après trois années d’une fructueuse collaboration, les quatorze parte-naires européens(1) du projet IMPRESS ont présenté leurs résultats, le 26 avril dernier, à une trentaine d’industriels et d’institutionnels vive-ment intéressés par les possibilités qu’offrent la micro et la nano struc-turation de surfaces.

Dédié à la fonctionnalisation des pièces plastiques, ce projet innovant et porteur a permis notamment de démontrer toute la potentialité de cette technologie dans des domaines très variés comme le stockage de données ou la micro fluidique pour les plus connus, mais égale-ment le médical, l’optique, l’anti-contrefaçon… et même la décoration de pièces pour profiter des effets d’irisation de la lumière…

Les objectifs définis à l’origine ont tous été atteints. Ils s’articulaient autour de trois axes :1. développement de technologies permettant la micro et nano

structuration d’inserts métalliques,2. mise en place et optimisation d’une plateforme incluant des

équipements innovants améliorant la qualité de la réplication et la reproductibilité des structurations,

3. développement d’un module d’intelligence du procédé.

Suite à la réalisation d’un démonstrateur qui aura permis de se familiariser avec les différentes technologies, les deux partenaires moulistes (Compose et Moldetipo) ont conçu et réalisé trois moules pour des applications industrielles, dont la réalisation de micro-aiguilles entrant dans la composition d’un patch médical.

« Ce patch a la particularité de délivrer et de diffuser des doses de médicaments par intermit-tence grâce à l’intégration d’un système électronique, explique Stéphane Dessors, chef de projet. Celui-ci est piloté par un équipement informatique extérieur qui envoie l’ordre d’injecter une dose. À cette sol-licitation, le dispositif répond

en expansant le matériau thermo-réactif qui comprime la dose médica-menteuse alors propulsée par le canal à l’intérieur de la micro-aiguille. » Un prototype fonctionnel a déjà été réalisé. Les phases de validation vont se poursuivre et il est probable que le produit soit commercia-lisable d’ici fin 2015.

Les participants à cet évènement ont pu assister aux démons-trations de la plateforme IMPRESS : la cellule au complet était en fonctionnement notamment pour l’injection des micro-aiguilles transférées sur le système de contrôle optique à l’aide d’un robot 6-axes. En fonction du résultat de la métrologie, les pièces étaient soit déposées sur un tapis roulant, soit mises au rebut. Le robot procédait alors au nettoyage de l’empreinte à l’aide de la buse CO2.

Les deux autres applications développées dans le cadre d’IMPRESS (boîtes de Pétri nanostructurées pour culture bactérienne et sur-moulage de cellules photovoltaïques) nécessitent encore quelques mises au point, « mais nous sommes confiants quant à une possible industrialisation dans les prochains mois pour l’une et dans les pro-chaines années pour l’autre », complète Maël Moguedet, responsable de la BU plastronique et micro-nano structuration du PEP.

« Il est très encourageant de penser que ces trois cas concrets donneront des idées à de nombreux industriels pour leurs propres applications, dans des domaines très variés » conclue Stéphane Dessors. Mais si IMPRESS est terminé, la plateforme demeure pour donner vie à vos projets...(1) Crospon, Cardiff university, ACP micron, IPA, Carl Zeiss, CSEM, Kistler, Moldetipo, Billion, CEA, Compose, PEP, Plastipolis, Sillia energie.

À l’affichePlus de valeur ajoutée grâce à la technologie de micro et nano structuration des surfaces plastiques

Membrane étirable

Membrane perçable

Médicament

Dispositif de chau�e

Matériau thermo-expansant

Micro-aiguille

Pointe

Cartridge bay

12 needle array

Schéma de fonctionnement du patch médical.

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Achevé en juillet 2012, le projet COFAHE a été retenu par le jury des JEC Europe innovation awards qui ré-compense chaque année des réalisations composites novatrices en fonction de leur intérêt technique, de leur potentiel de marché, des partenariats mis en œuvre, de leur impact financier et environnemental et de leur originalité.

Alors que la réglementation européenne sur l’isolation thermique de l’enveloppe des bâtiments se fait de plus en plus stricte (RT 2005 – 2012), l’isolation thermique des com-posants de façade constitue la meilleure solution pour réduire les besoins en énergie des bâti-ments. Les panneaux de façade actuels, constitués de profilés en aluminium intégrant des isolants thermiques en poly-amide, ne répondent qu’aux limites inférieures de cette ré-glementation. En outre, les ma-tériaux classiques imposeraient des épaisseurs de panneau de plus en plus importantes. Face à cette problématique, les partenaires du projet ont dé-cidé d’étudier, de concevoir et

de préparer l’industrialisation d’une solution permettant de satisfaire à la nouvelle régle-mentation thermique dans les bâtiments neufs et anciens de moins de 10 étages.Baptisée COFAHE, cette solu-tion globale est le fruit d’un par-tenariat entre plusieurs grands acteurs industriels. Elle repose sur des panneaux constitués de plusieurs composants et matériaux différents. Le profilé fait appel aux composites pour remplacer l’isolant en PA et une partie de l’aluminium.Cet élément en composite pré-sente plusieurs avantages : • une solution (panneau) qua-

siment « prête à l’emploi » qui modifie très peu la tech-nologie et les équipements existants et n’altère pas l’es-thétique de la façade ;

• une conductivité thermique ré-duite et de meilleures proprié-tés isolantes tout en conser-vant de bonnes propriétés mécaniques, grâce à l’associa-tion composite/aluminium ;

• une solution capable d’évo-luer dans le temps pour s’adapter au durcissement attendu de la réglementa-tion thermique, par opposi-tion aux solutions actuelles, qui ont atteint leurs limites.

Owens Corning et Goyer ont évalué l’intérêt de remplacer les isolants en PA et une partie de l’aluminium par du vinylester renforcé par du verre et réalisé en pultrusion (renforcement par verre H Xstrand® dans ce cas). Ce changement est motivé par l’amélioration des proprié-tés mécaniques et de l’isolation thermique.En outre, l’association des profilés composites avec des panneaux isolants sous vide extrêmement minces, plutôt que de la laine minérale clas-

sique, contribuera à augmenter la surface habitable commer-cialisable à l’intérieur des bâti-ments. Au niveau européen, le marché potentiel des panneaux de façade COFAHE représente 4 à 5 millions de mètres carrés, dans les bâtiments neufs et les projets de rénovation n’excé-dant pas 28 mètres de hauteur.Partenaires : CSTB, ADEME, Exel Composites, Goyer, ENPC, Owens Corning, PEP.

1 COFAHE : Composants de façade à haute per-formance énergétique.

Pour remplacer le cristallin, les ophtalmologistes procèdent à la pose d’un implant intrao-culaire à l’aide d’un injecteur qui permet son introduction au travers d’une fine entaille (1.8 mm) au coin de l’oeil. « Le défi de cet injecteur consiste à

introduire un implant souple, mais relativement volumineux (∅ 6  mm, épaisseur de 0.2 à 0.9 mm) dans cette entaille sans détériorer ses qualités optiques et sans introduire d’agents pa-thogènes  » explique Laurent Pivard, chef de projet.

Le projet COFAHE1 primé aux JEC Europe Innovation Awards

On ne change pas une équipe qui gagne !

VISIONS #30

Gérard Tardy, Owens Corning et Xavier Brancaz, PEP.

Philippe Vallera, directeur commercial et Laurent Pivard, chef de projet.

Après le JEC, les équipes du PEP remontent sur le podium, cette fois au salon Medtec de Lyon pour recevoir l’Award de l’innovation du dispositif médical en récompense du développement d’un injecteur ophtalmique prêt à l’emploi facilitant la pose d’implants intraoculaires.

En directNews

Roland Durand, Responsable développement applicatif composite chez Solvay

Solvay lance sur le marché Evolite une gamme innovante de résines de composites thermoplastiques développée avec le PEP, établissement du Bourget-du-Lac.

Quelles sont les caractéristiQues de la gamme evolite ?Il s’agit d’un matériau à base de polyamide hautes performances (PA6 et PA 6.6) renforcé en fibres continues (verre ou carbone). Grâce à la haute fluidité du polymère utilisé, ce nouveau composite recyclable offre des propriétés mécaniques inatteignables avec des polyamides standards .

Quelles ont été les modalités de la collaboration avec le PeP ?Le PEP nous a apporté une compétence technique au niveau de la mise au point des matériaux et paramètres de moulage par compression à chaud (essais réalisés sur presse Pinette 50 T à plateau chauffant température maxi 450 °C).

Au-delà, nous faisons également appel à son centre de formation pour développer la compétence composites de nos collaborateurs et recruter des apprentis chefs de projet.

Le beau succès d’Evolite nous incite à poursuivre notre partenariat pour le développement de nouvelles résines.

À Quels marchés est destiné ce nouveau Produit ?La gamme Evolite trouve ses applications dans les secteurs de l’automobile, du bâtiment et des sports et loisirs. Elle apporte notamment une réponse concrète à la pro-blématique de réduction de l’empreinte carbone des véhicules pour laquelle les constructeurs sont en perpé-tuelle recherche de matériaux légers, mais résistants et offrant une grande liberté de design.

VISIONS #30

Actuellement la plupart des injecteurs disponibles sur le marché sont livrés séparément de l’implant qui est lui-même contenu dans un emballage stérile et sec pour les implants hydophobes (silicone), mais aqueux pour les implants hy-drophiles (acrylique). Au mo-ment de l’utilisation, l’implant est positionné minutieusement dans l’injecteur par l’assistant du chirurgien juste avant l’im-plantation, ce qui augmente les risques de contamination. « Nous avons été sollicités pour développer un injecteur prêt à l’emploi pour deux raisons, pré-cise Laurent Pivard. La première est la suppression de l’étape onéreuse de chargement de l’implant dans l’injecteur, qui est

aussi la principale source d’in-fection potentielle. La seconde pour permettre une meilleure reproductibilité du geste par le positionnement de l’implant en usine. » Ces spécifications impli-quent que l’implant soit stocké dans l’injecteur de manière à ne pas être détérioré. Pour les im-plants hydrophiles, l’injecteur doit être étanche afin de garder l’implant dans une solution aqueuse et stérilisable en auto-clave à 120PC. En complément, l’ouverture de l’injecteur doit être aisée, le mécanisme permettant l’injection de l’implant doit être fiable, fluide et économique.

Pari réussi pour les équipes du PEP qui se félicitent de voir leur travail récompensé par la profession.

Le travaiL conduit par Le pep• Définition des besoins et spécifications correspondantes

• Recherche des concepts

• Réalisation complète du produit

• Définition des matières plastiques à utiliser

• Réalisation des études rhéologiques

• Définition des outillages nécessaires et validation de la conception des moules

• Suivi, qualification et mises au point des outillages

• Optimisation du produit

3 questions à...

Gros plan Événements

Parce qu’innovation et for-mation sont les piliers de la compétitivité, Compositec, centre de formation du PEP développe une offre de for-mations, initiale et continue, entièrement dédiée aux matériaux composites.

Leader français de la formation continue

En termes de formation conti-nue, Compositec occupe une place de leader sur le marché national avec près de vingt programmes entièrement dédiés aux matériaux com-posites. « Nous couvrons quatre grands domaines al-lant des fondamentaux au management en passant par la conception et l’indus-trialisation, explique Carole Milleret, chargée de clien-tèle. Au-delà de la technicité des programmes, c’est avant tout la relation client que nous mettons à l’honneur. Nous nous attachons à ap-préhender globalement des projets de formation aty-piques et personnalisés pour apporter des réponses per-tinentes et sur-mesure  ». En

effet, outre les formations in-ter-entreprises, Compositec conçoit régulièrement des formations sur-mesure per-mettant aux industriels de développer la polyvalence, d’homogénéiser les com-pétences de leurs équipes, de mettre en œuvre de nouveaux procédés ou de nouveaux outils de produc-tion…

Depuis 2011, Compositec s’ouvre au marché interna-tional et a notamment or-ganisé pour le cabinet russe Composites Consulting, trois cycles de formation sur les procédés hautes perfor-mances à destination d’in-génieurs russes, dans leur langue maternelle. « Après une étude sur l’offre des dif-férents centres de formation européens, j’ai retenu Com-positec car, outre la technicité de ses formateurs, ils ont su s’adapter à la culture et aux contraintes des industriels des pays de l’Est », détaille Nikolay Tarakhnov, direc-teur du cabinet.

Ouverture au monde, mais

aussi aux nouvelles pré-occupations du secteur puisque Compositec a éla-boré, en partenariat avec le Greta de Die (26), une formation réparation et tra-vaux en hauteur pour faire face à une demande de plus en plus forte d’interventions sur les éoliennes.

Vos futurs collaborateurs sont formés par Compositec

Compositec propose deux formations par apprentis-sage  : chef de projets et opérateur en matériaux composites. La première ambitionne de former des techniciens capables de s’in-tégrer dans tous les secteurs d’activités, à tous les niveaux du processus (conception, R&D, méthodes, produc-tion, contrôle, finition/as-semblage, commercialisa-tion), quels que soient les procédés et matériaux mis en œuvre. La seconde vise, quant à elle, à former des profes-sionnels capables de mettre en œuvre les matériaux composites selon différents procédés avec pour mis-sions principales la prépara-tion du dosage des résines, la découpe des renforts en fibre de verre, la réalisation du moulage et des finitions.

La promotion de ces for-mations et au-delà de la fi-lière est assurée par Fabien Rémy, qui depuis quatre ans, sillonne la France à la rencontre des étudiants et de leurs enseignants dans le cadre de la « Tournée des matériaux composites ». Plus de 3  500 jeunes, ont ainsi été sensibilisés à ces métiers plein d’avenir.

Compositec, le nouveau centre de formation du PEP

Formations matériaux composites Deuxième semestre 2013• Connaissance des matériaux composites (21 au 25 octobre)

• Procédés hautes performances (16 au 20 septembre, 25 au 29 novembre)

• Hygiène, sécurité, environnement (5 septembre)

• Assurer votre fonction de tuteur (10 au 12 septembre)

• Procédés hautes performances (16 au 20 septembre)

• Réparation carbone - époxyde (24 au 26 septembre)

• Drapage préimprégnés carbone-époxyde (25 et 26 septembre)

• Moulage au contact, projection simultanée (1 et 2 octobre)

• Moule verre - polyester (12 au 15 novembre)

• Compression SMC (20 et 21 novembre)

• Procédés hautes performances (25 au 29 novembre)

Programmes détaillés : www.compositec.com

Plus d’informations : Carole Milleret - 04 79 26 42 50 carole.milleret@poleplasturgie.com

COMPOSITECCentre de formation du PEP

VISIONS #30

AGENDA

Innov’Dayswww.innovdays-plasturgie.com

Recyclage : les différentes voies de valorisation des déchets plastiques18 juin 2013 au PEP

Les composites : un enjeu majeur pour l’industrie10 octobre 2013 au PEP

Retrouvez-nous sur les salons professionnelswww.poleplasturgie.net

Salon International de l’horlogerie, joaillerie et microtechnologiesDu 11 au 14 Juin 2013 à Genève (Palexpo)

50e salon international de l’aéronautique et de l’espaceDu 21 au 23 juin 2013 à Paris (Le Bourget)

SPIDO - Salon des produits innovants et design d’OyonnaxDu 26 au 28 Juin 2013 à Oyonnax (Valexpo)www.spido.com

VISIONSest une publication du PEP, Centre technique de la plasturgie et des composites

2 rue Pierre et Marie CurieBP 1204 - Bellignat01117 Oyonnax Cedex

info@poleplasturgie.comwww.poleplasturgie.com

Directeur de la publication : Gérard Machurat

Ont participé à ce numéro : M-P. Béatrix, X. Brancaz, S. Dessors, C. Milleret, C. Pépin, L. Pivart, M. Schwander, L. Uytterhaeghe.

Crédits photos : Crospon, PEP.

Création graphique : Concept Image

Maquette : PEP

Supplément techniqueVISIONS #30

VISIONS #30

L’utilisation croissante des composites dans tous les secteurs d’application s’est accompagnée d’un développement des matériaux et procédés afin de garantir des hautes ca-dences de production et une amélioration continue de la qualité. Le PEP est présent aux côtés des industriels pour les aider à atteindre ces objectifs dans une optique de maîtrise globale des procédés… De la transformation au recyclage.

L’offre compositesL’expertise acquise depuis de nombreuses années sur les procédés composites grandes séries SMC-BMC permet aujourd’hui au PEP d’assister les entreprises dans leurs développements et de progres-ser continuellement dans la maîtrise globale de la transformation des compounds. Les prestations proposées couvrent l’ensemble de la chaîne : com-poundage, études matières, tests d’outillages, caractérisation.

Des projets pour faire avancer la filièreLe projet collaboratif MOC (Méthodes et outils de contrôle des SMC-BMC) visant à établir des méthodes de contrôles des compounds avant moulage, devait répondre à plusieurs problématiques :• contrôle d’entrée matière,• aide au développement de nouveaux compounds,• obtention de données d’entrée pour la simulation.

Le PEP participe également à l’élaboration de nouvelles solutions, notamment au travers du projet SMCéCO qui porte sur le dévelop-pement de SMC basse pression – basse température, ainsi que des technologies d’outillages associées.

Un laboratoire dédié aux compositesLe PEP met à la disposition des professionnels de la filière, un en-semble de moyens semi-industriels dédiés à la compression des SMC : presse de compression 400 T, moule de plaque 500 x 500 et moule de boîte.

Pour parfaire son offre le PEP dispose d’un laboratoire dédié : • presses de compression 50 T et presse 320 T,• moules de plaque, gems,• équipements BMC,• malaxeurs 2 kg et 25 kg.

La fusion PEP/Compositec permet d’amplifier l’offre de services en combinant la connaissance des matériaux et procédés, l’expertise dans le domaine de la thermique des outillages et le suivi in-situ du moulage par l’instrumentation des moules. « Nous souhaitons ainsi apporter une vraie valeur ajoutée, tant au stade des développements amonts qu’en aidant à obtenir des gains forts en termes de qualité et de productivité dans la transformation des compounds » explique Xavier Brancaz, ingénieur R&D.

Les composites thermoplastiquesLa plateforme compression du PEP lui permet d’accompagner également l’essor des composites thermoplastiques à fibres continues au travers d’études du comportement de ces matériaux et de leurs conditions de transformation (consolidation, estampage, caracté-risation). L’ensemble de ces compétences constitue une des bases du nouvel axe de développement du PEP que sont les produits hybrides multi-matériaux et multifonctionnels pour répondre aux besoins émergents des secteurs de l’automobile et de l’aéronautique.

Vers une maîtrise globale des matériaux composites

Développer un procédé éco-performant pour le moulage SMC des composites

Le projet SMCéco vise à développer une technologie de transformation des composites compatible avec les critères de production des petites et moyennes séries dans un souci de performances techniques, économiques et environne-mentales. Il s’agit de présenter une alternative au moulage au contact et/ou injection RTM, en réduisant la main d’œuvre, en amé-liorant les conditions de travail des opérateurs et le niveau de qualité requis des pièces composites.

Rationalisation de la production en diminuant les rebuts

Par une sélection des matières en entrée

Meilleure réactivité dans le développement de nouvelles applications

En ayant à disposition des moyens de caractérisation pertinents (rationalisation des choix matières)

Relation d’échange entre les fournisseurs de demi-produits (compounds) et les transformateurs

Basée sur des essais reconnus par l’ensemble de la filière

Développement de l’axe simulation de la mise en forme

En ayant à disposition les données d’entrée pertinentes pour la modélisation

Le projet MOC : une optimisation tout au long

de la chaîne de production

Supplément technique VISIONS #30

VISIONS #30

Beaucoup de gens le pensent, pourtant des solutions existent. Le PEP contribue au développement et à la diffusion des technologies.

Les résines thermodurcissables non so-lubles et non fusibles rendent le recyclage des matériaux composites complexe. Cependant la valorisation des déchets composites, issus de la production ou des pièces en fin de vie, est un impératif pour répondre aux exigences environne-mentales et réglementaires de plus en plus drastiques. Le gisement des déchets composites est estimé à :•16kTpourlaFrance,•70kTpourl’Europe.

Des solutions techniquesLa technologie de broyage existe à l’échelle industrielle (comme la société MCR, Tournon – 07) et permet une valorisation matière par la réintroduction des fibres et poudres obtenues dans des applications composites ou bé-ton. La pyrolyse est une alternative consistant à brûler les dé-chets dans une atmosphère inerte. Ceci conduit à la valori-sation des fibres tout en récupérant l’énergie provenant des gaz obtenus à partir de la partie organique. Ces méthodes présentent néanmoins des inconvénients :•séparationlimitéedescomposés,•dégradationdespropriétésmécaniquesdesfibres.

Pour remédier à ces limites, le PEP a travaillé avec ses par-tenaires au développement de la technologie de solvolyse qui consiste en une dépolymérisation chimique en milieu aqueux, dans le cadre des projets Aerdeco et Eurecomp.

« Nous avons notamment pu démontrer le potentiel de réutilisation des fibres recyclées pour l’élaboration de nouveaux composites, donnant ainsi au matériau une seconde vie : une fibre de carbone issue de la solvolyse du composite a une résistance équivalente à celle d’une fibre neuve » explique Mathieu Schwander, ingénieur R&D du PEP. Le procédé existe désormais à l’échelle pilote dans une unité de traitement développée par la société SACMO.

Une approche globale pour un recyclage effectifConscients de la nécessité d’une mobilisation collective pour développer le recyclage des composites, onze pôles de com-pétitivité et trois organismes ont créé le CReCoF (piloté par le PEP) afin de mutualiser les initiatives de recherche et développement et de mettre en place de manière effective une ou plusieurs filières de traitement.

Dans cet esprit, le GPIC (Groupement de la plasturgie indus-trielle et des composites) a œuvré à la mise en place de parte-nariats permettant une valorisation intégrale mixte (matière et énergétique) des déchets composites dans l’industrie du ciment. Ceci marque une étape concrète importante, qui en appelle d’autres pour que l’ensemble des déchets compo-sites soit effectivement recyclé.

Le PEP intègre cette approche globale au travers de sa ligne programme recyclage.

« Si le développement des technologies de traitement est indispen-sable, nous savons que la réussite du recyclage nécessite d’adopter une approche globale, du tri initial jusqu’aux filières de revalorisa-tion, en s’assurant de la rentabilité économique et du bénéfice envi-ronnemental de la filière » conclue Mathieu Schwander.

Pas recyclables les matériaux composites ?

Composite Solvolyse

Mélange avec renfort neuf

Séparation / valorisation

Réacteur H2O

Renfort

Charge minérale

Solution

Température (environ 400° C)

Pression (approximat. 200 bars)