Réparation thermique de composites thermoplastiques assistée par vibration

Sciences et génie, Machine

BESOIN NON SATISFAIT

Les thermoplastiques sont populaires en raison de leur recyclabilité et de leur facilité de traitement. Le marché des composites thermoplastiques est évalué à plus de 30 milliards de dollars et continue de croître à un taux de 7 %. Des secteurs tels que l’aérospatiale et la défense, les transports ou l’industrie pétrolière et gazière se tournent de plus en plus vers ces matériaux de haute performance pour de nouvelles méthodes d’assemblage et de réparation de pièces composites qui s’alignent sur les objectifs de réduction des déchets et sur des pratiques de fabrication et de gestion du cycle de vie plus durables. Cependant, le soudage et la réparation de pièces thermoplastiques prennent du temps et nécessitent souvent des compétences et des ressources importantes, sans parler de l’acquisition et de l’entretien d’équipements coûteux.

Bien que des facteurs tels que le coût des matières premières limitent encore l’adoption des thermoplastiques, le coût élevé du remplacement des pièces composites haut de gamme par rapport aux coûts de réparation représente une opportunité majeure. Pour les industries telles que l’aérospatiale, où la réparation est régulièrement envisagée, l’introduction de procédés de soudage automatisés, peu coûteux et performants pourrait favoriser l’adoption des thermoplastiques.

PRÉSENTATION DE LA TECHNOLOGIE

L’équipe dirigée par le professeur Shadmehri de l’université Concordia a mis au point une nouvelle méthode pour souder des pièces thermoplastiques en dessous de leur point de fusion. En combinant des vibrations orientées et un faible chauffage externe, cette méthode induit une fluidification par cisaillement entre les pièces d’origine et une couche compatible, qui agit comme un adhésif puissant. Les avantages sont notamment la préservation de la forme et des propriétés mécaniques des pièces d’origine et la prévention du désalignement des fibres dans les matériaux composites. Les résultats obtenus en laboratoire sur des échantillons de CF-PEEK ont montré une augmentation de 22 % de la résistance au cisaillement à 25 MPa et une réduction de 35 % de la teneur en vides, ce qui est comparable à un collage adhésif équivalent de haute qualité.

En collaborant avec un chef de file innovant, nous visons à identifier les principales caractéristiques à prendre en compte pour intégrer et développer cette nouvelle technologie de réparation/soudure. Cette solution permettrait d’élever les normes de performance, de minimiser les défauts causés par des travailleurs non qualifiés et de réduire le temps de traitement, ouvrant ainsi de nouvelles opportunités commerciales pour le soudage et la réparation de composants de grandes tailles sans avoir recours à un équipement d’autoclave coûteux.

 

AVANTAGES CONCURRENTIELS

  • Maintien de l’intégrité de la pièce (pas de fusion)
  • Adaptabilité à différentes forme et taille de pièces
  • Prévention du désalignement des thermoplastiques renforcés par fibres
  • Possibilité de réparation sur site

 

OPPORTUNITÉS D’AFFAIRES

  • Partenariat pour la maturation technologique vers des applications commerciales
  • Admissibilité au financement gouvernemental dans le cadre d’un programme de maturation d’entreprises ou de transfert technologique

 

MARCHÉS VISÉS

  • Réparation et soudage de matériaux thermoplastiques et composites
  • Fabrication et assemblage de pièces aérospatiales haut de gamme

 

PROTECTION DE LA PI

  • Brevet provisoire aux États-Unis

PERSONNES RESSOURCES

Farjad Shadmehri

CHERCHEUR PRINCIPAL
Professeur, département d’ingénierie mécanique, industrielle et aérospatiale
Université de Concordia

Andréa Arias

CONTACT
Directrice, développement des affaires
C 1-514-360-3079 X 134
andrea.arias@axelys.ca