- La solution de soudage de pièces en composites thermoplastiques ISW (Innovative Solutions for Welding) développée par le Groupe Institut de Soudure et Arkema, en partenariat avec Hexcel, Latécoère et Stelia Aerospace, est lauréate de l’édition 2020 des JEC Composites Innovation Awards dans la catégorie Aéronautique.
Le Groupe Institut de Soudure et le chimiste Arkema ont codéveloppé et breveté la technologie ISW (Innovative Solutions for Welding) qui pallie les points faibles du soudage par induction conventionnel de pièces structurelles aéronautiques. Début 2019, des études de faisabilité ont débuté vec des industriels aéronautiques tels que Stelia Aerospace et Latécoère afin d’évaluer la solution ISW. En 2020, l’objectif est d’augmenter la maturité de la technologie et d’engager des projets spécifiques pour qualifier l’ISW.
L’utilisation de composites thermoplastiques, notamment dans l’aéronautique, requiert une technologie de soudage avec d’excellentes performances mécaniques, pour un coût économique acceptable. Le procédé de soudage ISW est particulièrement adapté aux polymères de haute performance (PEKK) renforcés fibres de carbone, mais il s’applique également aux autres types de matrices (du PA aux PAEK) et de fibres (verre, aramide). L’ISW affiche des performances mécaniques de l’ensemble soudé supérieures à 85 % à celles de plaques de référence non soudées, sans présence de corps étrangers dans le joint de soudage après opération.
La solution se caractérise par l’insert métallique mobile localisé à l’interface et cinématiquement lié à la tête de soudage. Ce suscepteur assure le chauffage indirect du composite, en complément du soudage par induction et du compactage réalisés par la tête de soudage. Le procédé se définit également par son pli d’interface optimisé de matrice thermoplastique non renforcée ou à faible volume de fibres, qui peut être adapté selon les besoins de l’application. Cette tête de soudage avec un insert mobile est très compacte afin de garantir la précision d’accès.
La tête de soudage génère en outre le refroidissement du substrat en pression, laquelle assure la compaction de l’interface soudée. « Nous mesurons la température de fusion avec un pyromètre laser au niveau du suscepteur et pilotons le système de refroidissement par soufflage d’air de la tête de soudage pour rester en dessous de la température de cristallisation, de façon à supprimer tout risque de décompaction, une fois la pression libérée », précise Jérôme Raynal, directeur Aéronautique et Composites du Groupe Institut de Soudure.
Le procédé ISW peut être entièrement automatisé en fixant la tête de soudage sur un bras robotisé à 6 axes.
Bénéfices clés
- Performance mécanique de l’ensemble soudé (supérieure à 85 % de celle du matériau de référence)
- Réduction des post-opérations (pas d’adhésifs, ni de produits chimiques)
- Allègement
- Pas de suscepteur restant dans le joint de soudure en fin d’opération
- Solution dynamique, pilotée et monitorée, entièrement automatique
- Impact écologique : utilisation de matériaux recyclables et faible consommation d’énergie
- Convient à tout type de matrice et de fibres.