« Depuis la fin des années 80, les composites ont conquis 20 à 30% de la structure des avions, plus de 50% de celle des hélicoptères et davantage encore dans les satellites. Cette innovation technologique pousse les industriels à revoir leurs méthodes de travail à tous les niveaux, et en particulier dans les phases de conception et de simulation. Disponibilité, performances, liberté d’action : les composites ont beaucoup à apporter à l’aéronautique. Ils répondent notamment à des besoins techniques complexes qu’aucun autre matériau n’a su combler. Leur grande flexibilité permet de structurer les pièces par dépôt de matière, et donc de modéliser des formes géométriques que l’on ne peut pas produire autrement. Les composites sont-ils le matériau du futur ? »
Le point sur cette technologie avec Thierry Jean, Consultant Senior dans le domaine des Composites chez KEONYS*.
Une technologie qui s’est construite sur ses erreurs
Certains grands industriels de renommée mondiale ont souffert de l’introduction prématurée de certaines technologies. Une innovation majeure ne peut être intégrée dans un programme sans faire les frais d’une expérimentation suffisamment complète afin d’en maîtriser tous les aspects. Par la suite, les composites ont été introduits d’une manière plus structurée pour limiter les risques, en particulier sur des pièces critiques. Ce démarrage difficile a conduit les industriels à mettre en place des processus et des infrastructures spécifiques pour répondre aux exigences de cette technologie.
Alléger la masse et le coût
Au-delà d’une conception flexible, la réduction du poids des pièces et la minimisation des coûts constituent les points forts des composites. Ainsi, un gain de masse atteint en moyenne 25 à 30% et davantage dans certains cas, ce qui génère des économies importantes de carburant.
L’utilisation de composites offre aussi la possibilité d’alléger les processus de fabrication. Un avion compte en moyenne 1,4 million de fixations pour assembler les pièces métalliques. La fabrication de pièces en composites permet de limiter le nombre de pièces à assembler. Le temps de production est ainsi raccourci par les étapes de fixation qui sont rendues inutiles. Depuis une dizaine d’années, ce matériau est en passe de concerner la totalité de l’aéronef en lui donnant un attrait compétitif considérable. Les compagnies aériennes sont d’ailleurs très demandeuses d’un avion encore plus composite ! Le marché mondial des aérostructures composites, qui était de 7,2 Mds€ en 2014, devrait alors atteindre plus de 14,5 Mds€ d’ici 2020.
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Composites : du sur-mesure à la production de masse ?
Aujourd’hui, les composites sont présents dans l’aéronautique, l’automobile et de très nombreux autres domaines. Mais ce qui est vrai dans l’industrie classique l’est encore plus pour les composites : il est indispensable de tenir compte du contexte dans la mise en place des solutions, car la méthode de production est complètement dépendante de l’industrie à laquelle on s’adresse.
Pour chaque industrie, les méthodes de design doivent être adaptées aux processus mis en place. Chaque projet soulève une réflexion sur les attentes et les livrables. On ne peut pas copier et coller une méthode - la réplication n’est pas une option. Keonys propose des solutions logicielles et méthodologiques adaptées à chaque contexte industriel.
À titre d’exemple : sur un avion, les composites interviennent aussi bien dans la fabrication de galleys, de cadres, de panneaux de voilure, de sièges que du caisson central Certaines pièces sont unitaires et peuvent être retouchées ; d’autres sont présentes en plus grand nombre. Il est ainsi judicieux d’avoir un design et un processus de fabrication permettant de créer du premier coup la pièce souhaitée. Le design, l’outillage et les méthodes de calculs sont à penser en fonction du projet qui va être lancé. Avec les composites, il faut avoir une approche qui est presque du sur-mesure. L’approche est aussi très différente d’une industrie à l’autre. On ne peut pas imaginer adresser le marché automobile avec les mêmes technologies et process que l’aéronautique car les cycles de production sont beaucoup plus longs.
Les composites ne vont pas remplacer les structures métalliques
Si les composites risquent de gagner davantage de place dans les années à venir, ils ne viendront pas remplacer les autres technologies. Les composites ne sont pas une solution de substitution, mais une solution complémentaire aux matériaux déjà utilisés.
La légèreté et la robustesse des matériaux composites ont permis la réalisation de nombreux projets industriels, qu’il s’agisse du nautisme, de l’aéronautique et de la défense, des biens de consommation et de l’automobile. Le champ d’exploration est encore vaste et suscite de nombreux engouements.
*KEONYS accompagne depuis plus de 20 ans les entreprises dans la mise en place de leurs projets PLM et 3D.
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