CONTROLE QUALITÉ
COMPOSITES

• Les fibres de verre : qui sont le type de renfort le plus présent industriellement, ayant un très bon rapport performance/prix, adhérant à toutes les résines et résistant aux températures et à l’humi- dité.

• Les fibres de carbone : qui bénéficient d’excellentes propriétés mécaniques (supérieures à celles des fibres de verre), d’une très bonne tenue aux températures et à l’humidité et d’une bonne conductivité thermique et électrique. Son coût est néanmoins relativement élevé.

• Les fibres d’aramide : aussi connues sous le nom de « Kevlar », qui présentent de très bonnes résistances à la rupture, aux vibrations, aux chocs et à la fatigue. Son prix est élevé.

• Les fibres végétales : telles que le lin ou le chanvre, ont l’avantage d’avoir de bonnes propriétés mécaniques et d’être écologiques pour un faible coût.

• Les fibres Dyneema (Polyéthylène de masse molaire très élevée) utilisées pour leurs excellentes propriétés mécaniques et leurs résistances aux milieux agressifs.

• Les composites à matrice organique (CMO) : autrement dit à matrice polymère, qui représentent les volumes les plus importants à l’échelle industrielle. Parmi eux il se distingue les composites à grande diffusion utilisés pour leur faible coût et pour des pièces faiblement sollicitées et puis les composites à hautes performances employés pour leurs excellentes caractéristiques mécaniques dans l’aéronautique, les sports et les constructions. Il existe deux types de matrice organique :

> Les résines polymères thermoplastiques, dont la mise en forme est réalisée par la fusion du polymère à l’état solide par simple apport de chaleur. Cette opération est réversible. Parmi ces polymères on retrouve : le polypropylène (PP), le polyamide, le polysulfure de phénylène (PPS) ou encore le polyéther-éther-cétone de phénylène (PEEK).

> Les résines polymères thermodurcissables, qui sont à l’état liquide et qui sont mis en forme (et par conséquent solidifiées) à l’aide d’une réaction de polymérisation. Cette opération est irréver- sible. Elles possèdent de bonnes caractéristiques mécaniques, idéales pour les pièces structurelles et peuvent être utilisées à des températures élevées. Parmi ces résines on retrouve : les polyesters insaturés (UP), les époxy (EP), les phénoliques (PF) ou encore les polyimides thermodurcissables (PIRP).

• Les composites à matrice céramiques (CMC) : sont caractérisées par un ensemble de fibres céramiques incorporées dans une matrice elle aussi en céramique. L’objectif est de mettre en jeu les propriétés connues des céramiques (résistance aux hautes températures, isolation électrique, résis tance à la corrosion, aux vibrations, dureté, …) en comblant leur inconvénient le plus important : leur très faible ténacité (c’est-à-dire leur sensibilité aux chocs et à la brisure sous l’effet de contraintes thermiques et mécaniques). Les fibres de céramiques viennent alors faire opposition à la propagation des fissures et améliorent la résistance à la rupture. Les fibres et matrices fréquemment rencontrées sont les suivants : le carbure de silicium (SiC), l’alumine (Al2O3), la silice (SiO2) ou le composé mixte alumine-silice appelé « mullite » (3Al2O3, 2SiO2).

• Les composites à matrices métalliques (CMM) : qui se composent généralement d’une matrice en métal léger (exemple : aluminium, titane, magnésium, zinc, …) et d’un renfort. Ce renfort peut être : soit sous forme de particules ou de fibres courtes de céramique améliorant légèrement les propriétés mécaniques, soit sous forme de fibres longues de céramique ou de métal procurant de bien meilleures propriétés mécaniques mais rendant la mise en forme plus coûteuse. L’avantage de ces composites résidents dans leurs très bonnes caractéristiques mécaniques, en revanche elles sont limitées par leur densité plus élevée et leur coût.

Parmi les matériaux composites les plus fréquemment rencontrés au quotidien on peut citer : les composites naturels tels que le bois ou les os et les composites artificiels tels que le béton armé ou le contreplaqué.

=> De manière générale, les matériaux composites présentent de nombreux avantages, notamment grâce à leur capacité à être conçus à la carte. Pour une même application ils peuvent être utilisés comme substitut à d’autres matériaux. Les composites offrent, pour des propriétés équivalentes, des solutions : moins volumineuses, plus fortes, plus rigides, et/ou plus résistantes (aux charges, aux chocs, aux environnements chimiques, …), avec une meilleure durée de vie, une meilleure isolation, etc.

Le plus gros intérêt de ces matériaux réside néanmoins dans leur faible densité. En d’autres termes la combinaison de leur incroyable légèreté et de leurs excellentes propriétés mécaniques rend les matériaux composites incontournables dans certains domaines et tout particulièrement dans l’aéronautique et l’aérospatial (allégement des structures). Mais les matériaux composites trouvent également des applications dans bien d’autres domaines tels que les transports maritimes et ferroviaires, le bâtiment ou encore les sports et loisirs.

Le choix de la nature du renfort et de la matrice du composite se fait alors en fonction de leurs futures utilisations et par conséquent en fonction du cahier des charges que ces matériaux devront respecter.