Réduction de la consommation d'énergie lors de la consolidation des composites

Sirris a mis au point une technique de mise à forme en étuve des matériaux composites thermoplastiques qui aboutit à des gains énergétiques de près de 60%.

Pour réduire l’empreinte carbone des composites thermoplastique, Sirris, dans le cadre de l'Hybrids Lab de son Product Development HUB, a mis au point et validé un mode de consolidation au sac sous vide particulièrement économique pour ces matériaux. En effet, des gains énergétiques de près de 60% ont pu être démontrés.

Le concept repose sur la dissociation des phases du cycle thermique, opération rendue possible par l’acquisition d’un étuve thermo-efficiente au concept innovant. Sirris y a fait installer un by-pass à la base de la porte : cela permet le passage des divers câbles et tuyauteries pour la gestion du vide et le contrôle de la température par thermocouples. Ces éléments sont raccordés à l’extérieur de l’étuve.

Les photos suivantes illustrent le concept :

Alors qu’un cycle de consolidation sous vide conventionnel suppose le branchement de tout l’appareillage "à froid" à l’intérieur de l’enceinte, l’artifice élaboré par Sirris permet le préchauffage de l’étuve qui maintient alors ses paliers de température pendant plusieurs cycles de mises en œuvre.

L'avantage est indéniable, sachant que la phase de chauffe est la plus énergivore puisqu'elle concerne non seulement le produit à consolider, mais également l’enceinte elle-même.

Le déchargement de l'étuve s'opère à chaud et le refroidissement se fait librement à l'extérieur, ce qui raccourcit encore la durée totale du cycle et rend l’enceinte directement opérationnelle pour un nouveau cycle, une nouvelle pièce…

Les manipulations sont illustrées par les photos suivantes dans le cas de la consolidation d’une selle de vélo en composite thermoplastique.

L’efficacité de la technique a été prouvée :

  • La production d'une selle de vélo par la séquence classique - chauffe, stabilisation à la température souhaitée (soit 220°C pendant 1h30 dans notre cas), puis un refroidissement contrôlé (de 3h30) - a consommé 34.2 kWh et l’ensemble du cycle a duré 6 heures.
  • La production en séquence de 4 selles avec une chauffe unique, un pallier de longue durée peu énergivore, sans refroidissement actif, puisque cette phase se faisait hors étuve, a duré 7 heures et a consommé 56.8 kWh ce qui représente 14.2 kWh/pièce produite.

Le ratio de ces 2 valeurs donne bien 14.2/34.2 = 0.41 soit un gain énergétique à la pièce de 59% !

Cette démonstration a été réalisée dans le cadre du projet FEDER MACOBIO.