Date de rapport 02-10-2023

L'utilisation de plastiques renforcés de fibres permet aux constructeurs du secteur des transports et de l'automobile de construire des structures légères, mais très rigides et résistantes (sandwich). Cela s'inscrit dans l'évolution vers la minimisation du poids des véhicules et la maximisation de la charge utile, tant pour le transport de marchandises que de passagers. Cela fait clairement partie d'un effort global de réduction de l'empreinte écologique des transports. Non seulement les performances techniques optimales des structures légères contribuent à leur durabilité écologique, mais aussi les matériaux de base utilisés et les processus de production utilisés. A cet égard, les structures synthétiques thermoplastiques renforcées de fibres naturelles offrent une solution à la fois technologiquement (performance) et écologiquement attractive. Ce projet se concentre sur un aspect extrêmement important dans les structures légères, à savoir la connexion de composants séparés (panneaux, renforts, inserts, ...). Par définition, l'utilisation de plastiques thermoplastiques comme matériau de base permet un certain nombre de techniques d'assemblage différentes, telles que le collage, le soudage et l'assemblage mécanique. Ce projet se concentre sur deux techniques d'assemblage continu, à savoir le soudage au laser et le collage structurel, et traite un certain nombre de goulots d'étranglement courants. Dans le cadre du projet d'ATHENS, une coopération transfrontalière a lieu entre différents partenaires du projet en Flandre (KU Leuven), en Wallonie (Materia Nova) et en France (IMT Lille Douai). Chacun de ces partenaires possède sa propre expertise nécessaire à la réalisation de ce projet. De plus, il existe une bonne coordination et une bonne communication qui garantissent que chaque partie du projet peut être réalisée de manière séquentielle par les différents partenaires du projet afin de créer une coopération harmonieuse. Plusieurs chercheurs ont été recrutés chez chacun des partenaires du projet dans les sous-aspects couverts par la recherche. Après avoir pris connaissance du projet en menant une étude bibliographique approfondie, de premiers tests ont été réalisés sur le choix des matériaux composites. Ces matériaux ont été soigneusement sélectionnés en concertation entre les différents partenaires du projet. Un logiciel de simulation de flux (Moldflow) peut être utilisé pour prédire l'orientation locale des fibres des panneaux composites à fibres courtes produits au sein de la KU Leuven. Ces données ont été échangées avec IMT Lille Douai pour créer un modèle numérique de la microstructure qui est utilisé lors de simulations pour déterminer l'influence des fibres sur le faisceau lumineux laser entrant lors du processus de soudage laser. De plus, des tests expérimentaux sur des matériaux composites et des compositions adhésives ont été effectués pour déterminer les paramètres mécaniques des matériaux au sein de la KU Leuven. Ceux-ci ont ensuite été utilisés pour mettre en place un jumeau numérique afin de prédire le comportement mécanique d'une connexion de ligne en configuration de joint à recouvrement unique (SLJ). Enfin dans le projet, un premier retour d'expérience a été fait sur le processus de production des composites fibres courtes afin d'optimiser la structure mécanique des composites fibres courtes par rapport à la technique de connexion souhaitée afin d'en augmenter les performances. L'événement de lancement du projet a eu lieu au cours du 4ème semestre. Celle-ci avait été précédemment reportée en raison du COVID-19. Au cours de cet événement, le projet « ATHENS » a été présenté au grand public, composé de participants issus à la fois de l'industrie et du monde de la recherche (académique). Les premiers actes de la conférence ont eu lieu au 5ème semestre, où le partenaire du projet IMT Nord Europe a fait une présentation à la «First European Summer School on Bio-based Composites» (ESBBC), ainsi qu'à la conférence EUROMAT 2021 sur l'avancement des matériaux biosourcés. modélisation du soudage laser des composites thermoplastiques à fibres courtes. La KU Leuven a également continué à travailler sur le modèle mécanique qui sera utilisé pour prédire les performances des deux techniques d'assemblage. Au cours du 6e semestre, la KU Leuven a participé à la conférence 'IAA 2022' au Portugal, où les travaux portaient sur la prédiction des contraintes dans la liaison adhésive à l'aide de la modélisation multi-échelle des composites thermoplastiques chargés de fibres courtes. Au sein d'IMT Nord Europe une présentation a été faite lors de la 'GDR week MIC 2021' où une mise à jour des travaux liés au soudage laser a été présentée. Et le 3e partenaire du projet, Materia Nova, a publié un autre article le semestre dernier sur le thème « Polybenzoxazine-polyuréthane biosourcé réticulable sans catalyseur basé sur la chimie dynamique des carbamates ». En outre, le premier comité de valorisation a également eu lieu au cours de ce semestre, au cours duquel des invités de diverses industries ont reçu un aperçu de la recherche dans le cadre du projet ATHENS et adaptés aux besoins industriels. Au sein de la KU Leuven, l'accent a été mis sur la mise en place de simulations numériques pour le comportement mécanique des composites à fibres courtes. Au sein d'IMT Nord Europe, les paramètres de conductivité thermique ont été mesurés en collaboration avec la KU Leuven pour être implémentés dans les modèles numériques pour les simulations de soudage au laser. Chez Materia Nova, l'accent a été mis sur l'introduction de liaisons covalentes dynamiques dans le système réticulé de la formulation adhésive, qui, dans des conditions relativement douces, induisent des réactions d'échange favorisant la liaison et le recyclage de ces types de systèmes. Au cours du 7e semestre du projet, la KU Leuven a participé à la conférence SAMPME Benelux, où la présentation relative à la modélisation des composites remplis de fibres courtes de lin a été sélectionnée pour une présentation à la conférence SAMPE Europe en novembre 2023. Le travail a également été partagé à la 6ème Colloque Fibres Naturelles et Polymères (14-15.09.2022). D'autre part, l'accent mis sur la connexion adhésive a également été présenté lors de la conférence Adhesion 2022 à Glasgow. La collaboration entre la KU Leuven et IMT Nord Europe a également abouti à une publication conjointe dans le Journal of manufacturing Process. IMT Nord Europe elle-même a également participé à la conférence ICMTE 2022, mettant l'accent sur les dernières avancées en matière de modélisation et de validation du procédé de soudage laser des composites à fibres courtes. Au sein de Materia Nova, un nouvel article a été publié dans la Royal Society of Chemistry, traitant de «Synthèse sans solvant d'un monomère de benzoxazine sans formaldéhyde: étude de son effet d'accélération de durcissement pour la benzoxazine commerciale».