Des collaborations permettent d'innover dans la recherche sur les composites

Essai d'un panneau en laminés fibres-métal renforcé pour en vérifier la défaillance

L'utilisation des composites pour des applications dans le secteur aérospatial présente de nombreux avantages : ils sont plus légers, plus forts et plus robustes que la plupart des autres matériaux. Toutefois, ces avantages sont souvent contrebalancés par le temps et le coût qu'exige la production de structures composites, ainsi que l'irrégularité des produits à cause du manque de compréhension des procédés. À l'IRA, les chercheurs dans le domaine des structures essaient de surmonter ces difficultés en collaborant avec des partenaires de l'industrie et du milieu universitaire à la mise au point de matériaux hybrides et de nouvelles technologies qui pourraient mener à des produits moins coûteux.

Laminés fibres-métal
Il y a cinq ans, l'IRA, Bombardier Aéronautique et l'Université Carleton ont entrepris une collaboration pour étudier le rendement structural des laminés fibres-métal, un matériau hybride renfermant du métal et des composites conventionnels. Extérieurement, les laminés fibres-métal ont l'apparence du métal et leur façonnage est similaire, mais ils durent plus longtemps, sont plus légers et présentent une meilleure résistance à la fatigue et au feu. Leurs caractéristiques de résistance aux dommages sont très différentes de celles des autres composites : ils sont plus résistants à la pénétration de moisissure, et une inspection visuelle rapide permet de déceler rapidement les dommages subis par les chocs avec les oiseaux, la grêle et autres projectiles.

« Nous avons acquis énormément de confiance en cette technologie », a déclaré le Dr Cheung Poon, chercheur à l'IRA. « Nous avons procédé à la modélisation de chocs et de croissance de fissures de fatigue, et mis au point des outils de simulation du procédé de façonnage. L'an dernier, nous avons construit et mis à l'essai de gros panneaux. Cet été nous mettrons à l'essai de gros cylindres. » L'IRA prévoit aussi s'associer à un partenaire industriel pour mettre au point un procédé de fabrication moins coûteux pour ces matériaux versatiles.

Séchage par faisceau d'électrons
Une autre percée importante pour l'IRA est le séchage par faisceau d'électrons, un nouveau procédé de fabrication des composites qui utilise des électrons au lieu de la chaleur pour activer les matériaux. « Le séchage par faisceau d'électrons pourrait révolutionner les structures composites dans le secteur de l'aérospatiale parce qu'il peut être effectué à des températures basses, entraînant ainsi une diminution du temps requis pour la production ainsi que des coûts de l'outillage et équipement, a affirmé le Dr Andrew Johnston de l'IRA. Vous pouvez effectuer le procédé en quelques minutes au lieu de plusieurs heures. »

Il y a trois ans, l'IRA a commencé à travailler avec la compagnie manitobaine Acsion Industries, un chef de file mondial dans la technologie du séchage par faisceau d'électrons, pour évaluer le potentiel de la technologie. « Une fois éprouvée, cette technologie présentera une étape très importante pour les composites, menant à une réduction des coûts et à des produits auparavant impossibles à fabriquer. La compagnie Acsion, qui a formé une entreprise conjointe avec Air Canada, appelée Acetek Composites Inc., pourrait devenir une très grosse compagnie. » Les premiers matériaux sont déjà en cours d'homologation et ils devraient être prêts pour des applications de réparation cet été.

Caisson de voilure en composite peu coûteux
Les chercheurs dans le domaine des structures collaborent aussi étroitement avec le groupe de fabrication de l'IRA pour aider au transfert de technologies bien maîtrisées au marché canadien. Avec l'aide du Bureau de développement de la technologie collaborative, les deux groupes ont récemment entrepris un projet de collaboration de 2 millions de dollars avec Bell Helicopter, Pratt & Whitney Canada, Delastek Inc., l'Université Concordia et l'École Polytechnique pour produire un caisson de voilure en composite à haute performance.

Les experts en fabrication de l'IRA aideront Delastek, une petite compagnie québécoise, à améliorer la technologie du moulage par injection de résine pour en faire une solution de rechange peu coûteuse pour la fabrication de structures composites. Pendant ce temps, les experts en structures développeront la technologie de fixation par collage pour l'assemblage composite-à-composite. « C'est notre premier projet avec Bell Helicopter mettant en cause des composites, a dit M. Johnston. Nous procéderons à l'assemblage composite-à-composite, une technologie très spécialisée que la compagnie tient à utiliser pour les structures primaires. J'espère que ce sera la première étape d'une relation permanente. »

« Les composites existent depuis des décennies, mais ces nouvelles technologies pourraient en élargir beaucoup l'utilisation, a dit M. Johnston. Le séchage par FE est, selon moi, une des choses les plus emballantes que nous faisons. Nous maximisons nos ressources, qui sont limitées, en collaborant avec l'industrie, pour faire progresser la technologie et la commercialiser. Je crois que nous avons un effet très positif. »