Les composites, matériaux vedettes de l’industrie aérospatiale

Les matériaux composites ont pris une place importante dans l’aérospatiale. Leur utilisation s’est généralisée dans les structures des appareils, que ce soit pour le fuselage, comme celui du Boeing 787, ou pour les ailes, telles celles de l’Airbus 350 ou du CSeries. Aujourd’hui, la nécessité de fabriquer des appareils encore plus légers, plus fiables, plus résistants à la corrosion, amène l’industrie à s’intéresser à l’utilisation des matériaux composites pour les pièces de moteur. C’est notamment les cas de Safran et de GE qui emploient de nouveaux composites tridimensionnels pour créer leur prochain turbo réacteur, le LEAP-X.

Grâce à l’utilisation intensive des composites, ce moteur présentera un avantage décisif en termes de masse, de performance et de consommation d’essence : 15 % d’économie de carburant par rapport à son prédécesseur ; 60 % de diminution des émanations à effet de serre ; 450 kg de gain de masse sur les aubes de soufflante ; 15 dB de diminution du niveau sonore du moteur.

Une chaire pour répondre aux défis technologiques des composites 3D

L’utilisation des matériaux 3D innovants dans l’industrie aérospatiale pose cependant des défis de taille, car les matériaux doivent présenter une résistance aux impacts, à la fatigue et, dans certains cas, à des températures supérieures à 1200 degrés Celsius. Sans oublier l’exigence de certifier ces pièces rotatives avec zéro défaut!

C’est pour répondre à ces défis que la Chaire industrielle CRSNG-Safran sur les nouveaux matériaux composites 3D pour l’industrie aérospatiale, dirigée par le Pr Edu Ruiz du Département de génie mécanique, mène ses travaux de recherche à Polytechnique. « Nous couvrons l’ensemble du développement de nouvelles solutions destinées à l’industrie aérospatiale : nous travaillons à la fois sur la création de nanomatériaux composites 3D et sur le développement de nouveaux procédés de fabrication de grandes structures. Nous utilisons ensuite ces innovations pour construire des prototypes à échelle industrielle, une approche assez unique dans notre domaine de recherche. De plus, le partenariat avec le groupe Safran, un des leaders mondiaux de l’aérospatiale, nous permet de développer des solutions scientifiques répondant aux préoccupations et aux défis de cette industrie de produits haut de gamme », explique le chercheur.

Une infrastructure de recherche exceptionnelle

La Chaire est dotée d’équipements exceptionnels, que ce soit au laboratoire de caractérisation de nanocomposites et des polymères ou au laboratoire de fabrication. Dans le premier, des membres de l’équipe du Pr Ruiz étudient le comportement des polymères et des nanoparticules, et développent de nouveaux matériaux multifonctionnels issus de la combinaison des composites tridimensionnels et de certaines nanoparticules. Dans le second, d’autres membres de l’équipe mettent au point des méthodes de fabrication de pièces de moteurs aérospatiaux et fabriquent des prototypes de dimensions industrielles.

Une pépinière de jeunes scientifiques

Du fait de son large champ d’activités et d’expertises, ainsi que de ses collaborations avec de gros joueurs de l’industrie, la Chaire industrielle CRSNG/Safran sur les nouveaux matériaux composites 3D constitue un milieu de formation unique. Les étudiants y participent activement aux travaux de recherche et sont formés sur des technologies avant-gardistes en matière de fabrication et de caractérisation des composites.