Projet ANR-10-RMNP-0009 – RTMPLAST : RTM Thermoplastique
Programme : Matériaux Fonctionnels et Procédés Innovants (MATETPRO) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Didier DELAUNAY (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE)
Partenaires : ARKEMA; Laboratoire de Thermocinétique de Nantes; Laboratoire d'Ondes et Milieux Complexes; EADS IW/CT/MP EADS France; Ecole centrale de Nantes; Ingénierie des Matériaux Polymères; Polymères, Biopolymères, Surfaces; Pôle de Plasturgie de l'Est
Montant : 883376.0 euros
Durée : 42 mois
Résumé : Le projet provient de l’intérêt grandissant pour les matériaux composites thermoplastiques et notamment à hautes performances dans le domaine aéronautique. Il constitue une anticipation des besoins industriels de ce type de composite dans les années à venir par rapport aux composites à matrice thermodurcissable. Il a également un potentiel économique fort dans les secteurs produisant des pièces de grande diffusion pour peu que le coût de fabrication soit raisonnable et que la cadence soit élevée. 
Ce projet vise à réaliser une pièce composite thermoplastique à fibres continues en une seule étape de fabrication (procédé de type RTM) où matrice polymère et pièce composite sont conçues dans le même moule autonome. Il s’agit d’une alternative aux composites à matrice TD avec un intérêt écologique indéniable et important en terme d’assemblage (soudage) et de recyclage. On vise ainsi au développement d'un nouveau procédé contrôlé par la thermo-mécanique afin de maîtriser les temps de cycles (variables d'une application à une autre : de quelques minutes à une heure). 
Plusieurs travaux amont originaux sont à mener. L'optimisation du cycle de mise en forme demande en effet une connaissance fine des phénomènes physiques et chimiques aussi bien dans la phase de remplissage du moule que dans la phase de consolidation afin de les modéliser correctement. Elle suppose également le développement de méthodes et moyens de caractérisation physiques et chimiques des résines, renforts, à tous les stades du développement de la polymérisation in situ. 
La phase de remplissage est particulièrement délicate. Numériquement, nous proposons de décrire localement et avec un schéma numérique adapté, la rhéologie de la matière couplée aux transferts de chaleur et de masse ainsi que de sa transformation. Les temps de calcul doivent rester raisonnables et le code développé doit finalement décrire le comportement macroscopique de la matrice. Il devra également inclure le contrôle thermique de la phase de consolidation durant laquelle se produit la cristallisation de la matrice, le retrait dimensionnel qu'elle engendre et donc les propriétés de la pièce.
D’un point de vue thermique, le challenge est de pouvoir caractériser les transferts de chaleur expérimentalement pour les utiliser comme outil de suivi de la saturation du renfort pendant l’écoulement, avec la prise en compte des phénomènes de dispersion thermique. Cette caractérisation passe par la détermination du tenseur de conductivité thermique. Le suivi de la saturation via le tenseur de conductivité  thermique est original et pourrait déboucher sur des avancées importantes dans le domaine de la modélisation de la perméabilité des renforts. 
Sur le plan des matériaux, nous avons l'ambition de développer un nouvel oligomère dont la polymérisation in situ aboutira à la synthèse de macromolécules de polymère thermostable de type PEKK. Ceci représente un défi sur le plan de la chimie compte tenu de la complexité des conditions de synthèse habituelles pour ces polymères très haute performance (dans le cas du PEKK, chimie de type Friedel/Kraft, clairement non envisageable pour le procédé RTM).