La fibre de carbone, un process contrôlé.

Le centre de recherche en techniques de construction allégée du Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR) cherche des méthodes pour automatiser la fabrication en grande série de pièces en carbone ultra-légères. Avec un équipement lourd. Et le savoir-faire de Kaeser.

De l'avion au vélo en passant par l'automobile, la tendance est aujourd'hui aux matériaux légers pour améliorer le rendement énergétique. Dans ce contexte, les composites à fibres de carbone sont un matériau d'avenir appelé à jouer un rôle important.

Le centre de recherche en techniques de construction allégée (ZLP) du Centre allemand de recherche aérospatiale (DLR) cherche des procédés rentables pour automatiser la fabrication en grande série de pièces en carbone de qualité (jusqu'à 100 000 pièces par an) afin de les rendre accessibles à de nouveaux domaines d'application. Le ZLP passe de l'échelle du laboratoire à l'échelle industrielle pour étudier les résultats sur des pièces ou des bancs d'essai grandeur nature. Il simule entièrement le process et utilise pour cela un autoclave.

Un autoclave fonctionne sur le principe de la cocotte-minute : il associe les hautes températures et la pressurisation pour réaliser la polymérisation des matériaux. Il permet de fabriquer et d'analyser des tronçons de fuselage, la voilure ou l'empennage d'un avion. D'une longueur extérieure de 27 m pour un diamètre extérieur de 6,50 m, ce gros tube de 181 tonnes est impressionnant.

Il a fallu transporter l'autoclave de Coesfeld où il a été fabriqué jusqu'au DLR, à Stade. Il a tout d'abord été transféré de l'usine au port fluvial de Coesfeld où il a été chargé sur une péniche pour arriver à Stade, 300 km plus loin. La dernière partie du trajet s'est effectuée par la route, par un convoi exceptionnel pour lequel il a fallu fermer l'autoroute A26.

À Stade, l'autoclave monte à une température de 420 °C et les objets qui se trouvent dans son enceinte risque de s'enflammer. C'est pourquoi on utilise l'azote comme gaz protecteur pour empêcher les pièces de brûler.

C'est là qu'intervient Kaeser : un générateur d'azote Kaeser décompose l'air comprimé en azote et en oxygène.

L'air est tout d'abord séché dans un sécheur par adsorption (DC 169 E) avant d'être comprimé à 35 bar par le surpresseur. Deux sécheurs frigorifiques (THP 142-45) et deux autres filtres combinés, composés d'un filtre micronique et d'une colonne à charbon actif garantissent de l'air comprimé sec et extra-pur pour le générateur d'azote.

Le deuxième étage de la station est constitué de deux compresseurs à vis CSD 125 SFC (75 kW, à vitesse variable) qui alimentent alternativement un réseau 9,5 bar et trois surpresseurs à pistons (N 502-G 9,5/35 bar).

L'azote est stocké à environ 30 bar dans deux réservoirs de 200 m³ chacun.

Après avoir été séché dans un sécheur frigorifique à économie d'énergie (TF 251) puis traité par un filtre combiné, composé d'un filtre submicronique et d'une colonne à charbon actif, l'air comprimé à 9,5 bar alimente le système de transport par coussin d'air qui accepte 70 tonnes de charge utile : pour Kaeser l'efficacité n'est pas un vain mot !