Renforcer la maîtrise du soudage par conduction des composites thermoplastiques : l’IRT Jules Verne accompagne Safran Composites

Capitaliser sur les acquis du projet SPECTRA pour répondre à de nouveaux besoins industriels

Dans la continuité du projet SPECTRA, mené à l'IRT Jules Verne de 2021 à 2024 pour développer une solution de soudage statique par conduction, et en parallèle du projet SCRATCH, qui poursuit le développement de cette technologie afin d'en accroître le niveau de maturité, Safran Composites a sollicité l'institut pour réaliser des prestations complémentaires autour de ce procédé.

Ces travaux s’inscrivent dans une logique de valorisation des briques technologiques développées en R&D, avec un objectif concret : poursuivre la montée en maturité du procédé pour répondre à de nouveaux besoins industriels et confirmer le potentiel de cette technologie.

Deux prestations ont ainsi été menées, mobilisant les expertises de l’IRT Jules Verne en procédés matériaux composites et en simulation numérique. Elles illustrent la capacité de l’institut à accompagner ses partenaires, depuis la génération de données expérimentales jusqu’à l’étude de faisabilité de cas applicatifs plus complexes.

Des besoins industriels allant du benchmark à l’étude de faisabilité

La première étape s’inscrit dans une démarche de benchmark technologique. Safran Composites souhaitait réaliser une série de soudures d’éprouvettes afin de comparer plusieurs technologies de soudage de composites thermoplastiques.

Dans ce cadre, l’IRT Jules Verne a été sollicité pour mettre en œuvre le procédé de soudage par conduction sur ces éprouvettes.

La seconde étape visait à étudier la faisabilité du soudage de fortes épaisseurs de raidisseurs sur des peaux en composites thermoplastiques.

Cette étude de faisabilité s’est structurée en deux phases complémentaires :

• une phase expérimentale, avec la réalisation d’essais sur la cellule de conduction issue du projet SPECTRA.

• une phase de simulation numérique du procédé de conduction afin de définir une stratégie de chauffe adaptée ;

Une mobilisation coordonnée des expertises simulation et procédés matériaux composites

Ces prestations ont mobilisé plusieurs équipes de l’IRT Jules Verne, illustrant la complémentarité entre simulation numérique et mise en œuvre expérimentale.

Sur la première prestation, les équipes ont réalisé :

• des soudures par conduction selon différents jeux de paramètres (températures, pressions),
• des cartographies ultrasons
• des contrôles de conformité des zones soudées, des relevés thermiques et des consommations électriques du procédé.

L’objectif était à la fois de produire des éprouvettes pour essais et de générer des données permettant de comparer les performances mécaniques du procédé de conduction avec d’autres technologies, ainsi que d’analyser les coûts de mise en œuvre (RC/NRC).

Sur la deuxième prestation, les travaux ont combiné :

• la mise en données numérique du procédé (géométrie paramétrée, propriétés matériaux homogénéisées, asservissement de la chauffe),
• la simulation de cycles thermiques et l’étude des paramètres influençant le palier isotherme,
• la réalisation d’essais de soudage d’éprouvettes.

Cette articulation entre simulation et essais expérimentaux a permis d’explorer le domaine de faisabilité du procédé et de formuler des recommandations techniques.

Une continuité logique pour Safran Composites et un levier de valorisation pour l'IRT Jules Verne

Pour Safran Composites, le recours à l'IRT Jules Verne s'inscrit dans la continuité du projet SPECTRA. Ce projet collaboratif lui a permis d'appréhender les expertises développées par les équipes de l'institut autour du soudage par conduction des composites thermoplastiques. Fort de cette première collaboration, l'industriel a naturellement sollicité l'IRT Jules Verne dans le cadre d'une prestation afin d'aller plus loin dans l'évaluation et la montée en maturité du procédé.

Pour l'IRT Jules Verne, ces prestations contribuent à :

• la valorisation de ses compétences sur la brique technologique du soudage par conduction des composites thermoplastiques ;
• la prolongation de ses travaux de R&D au travers d'applications industrielles concrètes ;
• le renforcement des synergies entre les équipes procédés matériaux composites et simulation.

Des résultats concrets pour alimenter les développements industriels

Les éprouvettes réalisées viennent alimenter les travaux internes de Safran Composites et contribuent à la montée en maturité du procédé de soudage par conduction.

L’étude a permis :

• de définir un domaine de faisabilité du procédé via la simulation,
• de valider expérimentalement des configurations de soudage,
• de fournir des recommandations techniques.