MATETPRO - Matériaux et Procédés pour Produits Performants

Revêtements Piézochromes Réversibles pour la Détection d’Impacts sur Supports Composites – CHOCOCOMP

Résumé de soumission

En raison de leur faible poids associé à d’excellentes propriétés mécaniques, les matériaux composites sont largement utilisés pour des applications structurales, Cependant, ils sont particulièrement vulnérables aux dommages causés par des chocs, même de faible énergie, qui peuvent survenir lors de l’assemblage des pièces (par exemple en Ligne d’Assemblage Final). L’endommagement généralement localisé au niveau du point d’impact, (délaminages, fissures transversales internes) peut être plus étendus et se propager sous l’effet de chargement en fatigue pouvant conduire à diminuer leur résistance mécanique de manière significative. Ces dommages peuvent être sous-jacents ou à peine visibles, nécessitant des inspections non destructives coûteuses et chronophages afin de vérifier l’intégrité du composite. Par conséquent, un système visuel de détection d’impact permettrait de focaliser les inspections par ultrasons strictement aux zones nécessaires.
Dans ce contexte, CHOCOCOMP vise à élaborer, caractériser et évaluer un revêtement innovant sensible à l’impact et réversible afin de détecter et quantifier des dommages sur substrats composites. Pour cela, la dispersion de pigments piézochromes (ie qui changent de couleur sous l’effet d’une pression), dans une matrice hybride polymère/sol-gel est une voie prometteuse. Une calibration énergie d’impact/réponse du revêtement/substrat servira à corréler les propriétés chimiques et mécaniques du revêtement selon son application et le substrat associé. Le procédé d’application par pulvérisation est conforme aux nouveaux développements technologiques en respectant les tendances d'éco-efficience fortement liées à la réduction des coûts de production et de cycles.
La stratégie de ce projet comporte 6 axes:
?Définir le seuil d’énergie correspondant à un dommage dans le composite à appliquer sur l’ensemble revêtement+substrat?
?Design et optimisation des pigments piézochromes
?Elaboration de revêtements sensibles à l’impact et réversibles par l'incorporation des sondes piézochromes, dans une matrice hybride polymère/sol-gel afin de combiner propriétés piézochromes, résistance mécanique et adhérence au substrat
?Caractérisation des piézopigments et des revêtements à l’échelle macro- et microscopique
?Evaluation des performances mécaniques et la sensibilité aux chocs (piézopigments et revêtements). Etude et la corrélation avec les dommages causés au composite. Etude l’interface revêtement/composite
?Optimisation du procédé de synthèse à l’échelle pilote des piézopigments et du procédé de dépôt (pulvérisation)
À ce jour, cette approche scientifique globale (chimie+mécanique+procédé) n'a pas encore été étudiée pour des revêtements révélateurs.
CHOCOCOMP regroupe des partenaires académiques (LCMCP, ICMCB P’UP, ENSMA-P’) en charge du développement des piézopigments et des revêtements, associés aux partenaires industriels (MAP, OliKrom, EADS IW) qui traiteront les aspects spécifiques aux besoins industriels. La complémentarité de l’expertise de chacun permettra de fournir à l’issue du projet un démonstrateur (250x250cm²) composite recouvert d’un revêtement sensible aux chocs qui permettra également de quantifier les dommages subit par le composite et qui pourra être restauré après inspection de la zone impactée.
Les objectifs scientifiques et technologiques de ce projet sont ambitieux. CHOCOCOMP est la 1ère phase du développement complet du revêtement sensible aux chocs. Celle-ci est focalisée sur la calibration et l’élaboration d’un matériau pour des applications en assemblage final. Les résultats obtenus serviront de bases pour la 2ème étape dédiée à l’industrialisation à grande échelle. De plus, les résultats pourront ensuite être étendus, non seulement aux exigences en service des applications aéronautiques (lanceurs, hélicoptères, avions…), mais pourront aussi être extrapolés à de nombreux autres secteurs (automobile, éolien nautisme…), sur divers matériaux (travaux publics, moto, sport ...).

Coordinateur du projet

Sophie SENANI (AIRBUS Group Innovation)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

P'UP Institut Pprime - Université de Poitiers
ENSMA P' ENSMA Institut Pprime UPR 3346 - Site de l'ENSMA
ADERA Association pour le Développement de l’Enseignement et de la Recherche en Aquitaine
MAPAERO MAPAERO
ICMCB Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux
LCMCP Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris
AIRBUS AIRBUS Group Innovation

Aide de l'ANR 961 020 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2013 - 42 Mois

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