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Le National Composites Centre fabrique des CMC à l'aide de la technologie AFP

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Les ingénieurs du National Composites Centre (NCC) ont fabriqué des composites à matrice céramique (CMC) en utilisant la technologie AFP (Automated Fibre Placement).

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Cette avancée, une première européenne, vise à ouvrir la voie à l'exploitation des capacités à haute température de ces matériaux dans les moteurs.

Réalisé dans le cadre du Core Research Programme du NCC, le projet est soutenu par Rolls-Royce, Reaction Engines, MBDA et 3M. Il a démontré qu'un nouveau matériau céramique à base d'oxyde de 3M peut être utilisé dans un dépôt automatisé.

Alors que les superalliages conventionnels à base de nickel ont une température maximale continue d'environ 800°C, les CMC à base d'oxyde peuvent fonctionner à 1000°C, la température de fonctionnement plus élevée pouvant améliorer l'efficacité des moteurs aérospatiaux et réduire la consommation de carburant et les émissions de CO2 qui en découlent.

Toutefois, l'utilisation généralisée des CMC est actuellement limitée aux applications de grande valeur, telles que les boucliers thermiques et les aubes de turbine. La possibilité de traiter une version plus abordable du matériau à l'aide de la technologie AFP réduira le coût final de fabrication des pièces en CMC, ce qui les rendra plus attrayantes pour les industries qui ont besoin de composants capables de résister à des températures élevées

Selon la CCN, l'équipe a adapté la technologie AFP existante, généralement utilisée pour traiter les composites à matrice organique, comme les matériaux époxy renforcés de fibres de carbone, pour traiter le matériau de 3M

Elle a également étudié l'influence des paramètres du processus, tels que la vitesse, la chaleur et la force de compactage, sur le dépôt et la qualité du matériau. L'identification des paramètres de dépôt optimaux réduit la variabilité du matériau, ce qui élimine l'un des principaux obstacles à une utilisation plus large des CMC, a déclaré le NCC. Cela pourrait également réduire leur coût et créer moins de déchets.

"Au cours de l'année prochaine, nous espérons utiliser nos paramètres de fabrication optimisés pour créer des géométries encore plus complexes, en commençant par des surfaces courbes, afin de représenter plus fidèlement les pièces industrielles", a déclaré le Dr Dave King, responsable des capacités d'ingénierie pour les matériaux avancés au NCC

"Avec le soutien de 3M, nous étudions également des formats de matériaux plus larges afin de réduire le nombre de joints interbandes dans le matériau pour augmenter ses performances. Ces facteurs sont essentiels pour leur déploiement dans l'industrie."

Angus Braithwaite, ingénieur principal en matériaux chez Reaction Engines, ajoute : "Parallèlement au développement de ses systèmes de propulsion à haute vitesse et à respiration aérienne, Reaction Engines reconnaît que les CMC joueront un rôle important dans l'optimisation de l'accès à l'espace, des vols à grande vitesse et d'autres applications aérospatiales de pointe.