De grandes avancées en fabrication de composites aérospatiaux

Mehdi Hojjati examine des semelles de nervure en composite

De nouveaux moyens de fabrication de composites aérospatiaux existent maintenant au Canada, grâce à un récent projet en multipartenariat dirigé par CNRC Aérospatiale qui a permis de produire un caisson de voilure tout en composite destiné aux aéronefs de prochaine génération à rotor basculant de Bell Helicopter Textron Canada Ltée (BHTCL).

Dans ce processus, CNRC Aérospatiale a développé un savoir-faire en fabrication de semelles de nervure en composite moulées par transfert de résine (RTM), a mis au point un procédé de collage des nervures au revêtement de voilure fabriqué par BHTLC et a effectué des essais non destructifs (END) de ces pièces en composite très complexes. Ces nervures sont les premières structures primaires en composite produites au Canada par RTM, les lignes de colle devant être le premier cas au pays de collage d'une structure primaire en composite.

Le projet, qui a débuté en avril 2004, découle du souhait de BHTCL d'obtenir auprès de fournisseurs canadiens des pièces en composite destinées à ses produits. À l'origine, c'est la maison-mère aux É.-U. qui devait transférer la technologie requise, mais il est bientôt apparu que ce serait difficile à cause de la réglementation américaine sur le trafic international des armes. CNRC Aérospatiale a donc décidé de développer à l'interne divers aspects de la technologie. Et Jeremy Laliberté, un chercheur du CNRC Aérospatiale participant au projet, de dire : « Nous avons débuté par de l'ingénierie inverse pour voir ce qu'ils faisaient, mais nous avons réalisé que nous pourrions aller plus loin. Nous avons fini par avoir un produit ayant une génération d'avance sur ce qu'ils avaient développé. »

CNRC Aérospatiale a élaboré le procédé de fabrication par RTM et fabriqué les semelles de nervure dans ses ateliers de Montréal. Voici ce que dit Mehdi Hojjati, expert en composites de CNRC Aérospatiale : « Nous avons opté pour un concept de moule modulaire nous permettant de fabriquer deux semelles de nervure différentes à l'aide d'inserts amovibles dans la même cavité sous pression. Pas besoin d'autoclave; on injecte la résine et on augmente la température dans le moule. »

Ce faisant, des chercheurs de CNRC Aérospatiale à Ottawa ont élaboré un appareil de collage et un procédé pour coller les nervures au revêtement grâce à un four discret à air chaud pouvant se déplacer d'une nervure à l'autre le long de la voilure. Et M. Laliberté de préciser : « Notre approche était inédite, car elle incluait la surveillance du séchage et le contrôle du procédé. Nous avons ajouté des régulateurs de chaleur indépendants pour garantir un chauffage uniforme tout le long de la nervure et surveillé la température de la ligne de colle pour que, si quelque chose allait mal pendant la fenêtre critique de 20 minutes du procédé, nous puissions arrêter, nettoyer et recommencer. En procédant de la sorte, on obtient bonne qualité et répétabilité. » Le groupe END a inspecté en détail les composants du revêtement de voilure, les semelles de nervure RTM et toutes les lignes de colle des nervures au revêtement.

Il y a eu six collages d'essai, suivis de huit autres de production. D'après M. Laliberté, « tout s'est bien passé. Les épaisseurs des lignes de colle étaient en plein dans les tolérances, et le positionnement était parfait. » Les revêtements de voilure terminés ont été livrés dans les délais à BHTCL, qui a assemblé le caisson de voilure et l'a envoyé aux É.-U. pour un essai de résistance critique.

« On avait un calendrier assez serré » d'ajouter M. Laliberté, « et les Américains nous surveillaient de très près pour voir si nous allions y arriver. BHTCL ne pouvait nous aider, car c'était nouveau pour eux. Nous avons dû jongler avec pas mal de choses et nous avons développé de bonnes relations de travail avec Bell tout au long du projet. Mais nous avons réussi haut la main. »

De plus, ce projet a demandé un transfert de technologie RTM à Delastek Inc., petite entreprise du Québec, qui est ainsi devenue un fournisseur de pièces RTM de qualité aérospatiale. Delastek, qui ne connaissait rien du RTM, a fait l'usinage, a produit le moule des nervures et a participé à la production. Ses efforts ont été récompensés, puisqu'elle travaille maintenant avec BHTLC et CNRC Aérospatiale sur un autre projet de développement en technologie des composites.

Le caisson de voilure est à ce jour le composant aérospatial en composite le plus complexe produit au Canada. Pour Robert Fews, directeur de recherche chez BHTCL, « ce projet valorise le Canada et lui ouvre de nouveaux horizons pour avoir démontré que l'on pouvait appliquer le procédé de fabrication RTM et la technique du collage structural à des composants structuraux primaires d'aéronef. CNRC Aérospatiale a livré un produit de qualité à temps pour respecter une étroite fenêtre d'essais dans des installations aux É.-U. Cette technique avérée est de bon augure pour d'autres programmes conjoints. »