Tape-Sandwich pour plus de rigidité avec moins de poids et de faibles coûts de production

Les ENGEL Mobility Days 2023 - en partenariat avec KTM Technologies - qui se tiendront mi-juin en Autriche seront placés sous le signe du changement et de la durabilité. Pendant deux jours, des experts du secteur ont discuté de solutions pour la mobilité du futur. Parmi elles, une première mondiale : un fond de selle de moto produit avec le nouveau procédé Tape-Sandwich. Les partenaires de développement ENGEL et KTM Technologies permettent de combiner une plus grande rigidité avec un design de composant plus compact et un poids plus faible avec une grande rentabilité. Par l'intermédiaire des partenaires de développement, la nouvelle technologie composite peut désormais être utilisée par d'autres entreprises.

L'objectif de ce travail de développement commun était de concevoir un fond de selle pour motos plus compact et plus léger, tout en conservant a minima les mêmes caractéristiques de construction. « Nous intégrons de plus en plus de composants électroniques dans le véhicule et nous avons besoin d'espace pour cela », explique Hans Lochner, chef d'équipe Matériaux et Applications de KTM Technologies à Anif, Salzbourg, pour expliquer le défi. En raison de l'électrification des propulsions, cette tendance ne concerne pas seulement les équipementiers de deux-roues, mais l'ensemble du secteur de la mobilité.

Pour offrir une valeur ajoutée aux marchés de masse, en plus des avantages techniques, il faut un processus de production rentable. ENGEL et KTM Technologies unissent leurs compétences pour y parvenir. ENGEL apporte son expertise en matière de technologies de production de constructions légères et d'industrialisation, KTM Technologies est responsable de la conception et du développement technologique spécifique au produit. Le troisième partenaire est l'entreprise d'outillage Feronyl, basée en Belgique.

Jusqu'à présent, les fonds de selle des motos KTM sont des pièces entièrement thermoplastiques moulées par injection. La rigidité requise est obtenue par un renforcement géométrique, par exemple au moyen de nervures, ce qui conduit à une épaisseur relativement élevée de l'élément, jusqu'à 9 mm. Afin de réduire l'espace de construction nécessaire et de créer plus de place pour l'électronique, KTM Technologies a examiné à la loupe les matériaux composites et les procédés de production et a mis en place, en collaboration avec ENGEL, un processus de production qui se caractérise par une rentabilité particulièrement élevée. Le résultat est la technologie Tape-Sandwich.

« Dans le procédé Tape-Sandwich, nous travaillons avec des matériaux de renfort très fins et monocouches, comme des bandes et des tissus à matrice polypropylène, qui sont placés sans préchauffage dans les deux moitiés de la cavité du moule avant que la cavité ne soit remplie de polypropylène », explique Franz Füreder, vice-président Automotive & Mobility d'ENGEL au siège social à Schwertberg, en Autriche. « Grâce aux propriétés mécaniques spécifiques de la structure sandwich, nous pouvons, dans le cas des fonds de selle de moto, déjà satisfaire à la rigidité requise avec une seule bande UD monocouche. Le procédé Tape-Sandwich nécessite ainsi nettement moins d'énergie et une technique d'installation plus simple que les procédés traditionnels de transformation de composites de fibres plastiques. Les coûts de production peuvent ainsi être considérablement réduits ».

Dans le cas de ce démonstrateur technologique qu'est le fond de selle, l'espace de construction nécessaire a pu être réduit de 66 % et le poids d'environ 26 % pour une rigidité identique. « La nouvelle structure en sandwich, où les fibres de renfort sont aussi éloignées que possible de la fibre neutre, offre une rigidité maximale tout en minimisant le nombre de fibres nécessaires », explique M. Lochner.

Un autre avantage de la structure sandwich se trouve dans le fait que les thermoplastiques standards peuvent être utilisés dans des pièces soumises à de fortes contraintes mécaniques, étant donné que les performances de la pièce sont exclusivement contrôlées par la structure de la bande. Cela aussi augmente la rentabilité.

Les partenaires de développement ont testé différents matériaux de moulage par injection, outre le PP traditionnel issu de sources fossiles, aussi des types de PP biosourcés et recyclés. Le potentiel de réchauffement planétaire (Global Warming Potential, GWP) a été déterminé pour chacune des différentes combinaisons de matériaux. Par rapport à la version standard - une selle entièrement fabriquée en PP fossile -, la technologie Tape-Sandwich permet de réduire la valeur GWP de 27 % en utilisant également du PP fossile. Cette valeur est obtenue uniquement par la réduction des matériaux. Avec un polypropylène issu de sources renouvelables, la valeur GWP diminue de 85 %. Le poids du composant a été réduit de 26 % dans les deux cas. Cela est possible parce que même les composants très minces atteignent un degré élevé de rigidité.

De manière générale , l'approche cohérente des monoplastiques contribue également à la réduction des gaz à effet de serre. La combinaison avec des bandes dotées d'une matrice en PP, permet d'obtenir des composants qui peuvent être recyclés en fin de vie du produit. « Avec ce nouveau développement, nous ouvrons la voie à une solution abordable et durable pour la mobilité du futur », souligne M. Füreder.

Dans un premier temps, la technologie Tape-Sandwich sera utilisée pour les composants de moto de la famille KTM. Au-delà, ENGEL et KTM Technologies ont en vue de nombreuses autres applications de construction légère dans les disciplines de mobilité les plus diverses. Les deux partenaires de développement proposent ensemble le procédé Tape-Sandwich et développent des solutions parfaitement adaptées à chaque application.

ENGEL et KTM Technologies organisent conjointement les deux jours de Mobility Days. L'événement de réseautage réunit à Linz et St. Valentin en Autriche plus de 500 experts issus notamment des secteurs de l'automobile, de la micromobilité, de l'aviation et des transports. Grâce à un programme de conférences de haut niveau et des expositions de machines innovantes, cette manifestation favorise le partage d'expériences entre les différentes branches.