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Les matériaux aéronautiques du futur

Légers, résistants, et de plus en plus performants, les matériaux composites n’ont pas fini de révolutionner l’aéronautique. Utilisés par Safran depuis plus de 30 ans, ils font l’objet d’un effort d’innovation continu, soutenu par Safran Composites. Zoom sur une technologie qui offre au Groupe un avantage concurrentiel déterminant.

Réduire la masse des avions est un défi permanent pour l'industrie aéronautique. Objectif : diminuer la consommation de carburant et les émissions de CO2 associées, pour un transport aérien plus économe et plus « vert ». Mais ce n'est pas la seule contrainte qui s'impose aux industriels. « Les matériaux employés doivent être légers, certes, mais également rigides et suffisamment robustes pour résister à des sollicitations mécaniques intenses… Voire à des impacts comme avec des grêlons ou des volatiles, lorsqu'il s'agit de pièces de moteurs, résume Jean-Pierre Poitevin, directeur de Safran Composites, la plateforme R&T de Safran Tech dédiée aux matériaux composites à matrice organique (CMO). « Pour toutes ces raisons, les composites CMO offrent le meilleur compromis possible par rapport aux matériaux métalliques pour les températures inférieures à 150°C. »

 

Safran Composites à Itteville est un centre d’expertise dédié à la recherche et au développement de pièces en matériaux composites pour l’aéronautique.

Vers de nouvelles applications

Utilisant les matériaux composites à matrice organique [voir encadré] depuis les années 1980, Safran est aujourd'hui à la pointe dans ce domaine. Parmi les principales applications, on peut citer le moteur LEAP qui comporte des aubes et un carter de soufflante en composites tissés 3D RTM(1). À la clé, un gain de près de 450 kg pour un avion moyen-courrier monocouloir ! Sur les nacelles, les matériaux composites stratifiés réduisent à la fois la masse et les émissions sonores.

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Pour pousser plus loin son avantage compétitif sur ces technologies stratégiques, Safran s'appuie sur l'expertise et les moyens développés par les équipes de Safran Composites, en lien avec les sociétés du Groupe. Leurs missions ? Améliorer les performances des matériaux (robustesse, durabilité, résistance thermique, tenue au feu…) et optimiser les procédés de fabrication, notamment par l'automatisation et la simulation. L'un des axes de recherche est d'étendre l'usage des CMO à des pièces aujourd'hui fabriquées en métal pour réduire leur masse et leur coût. « Notre savoir-faire en constante progression nous ouvre des portes pour des applications élargies, que ce soit sur les ensembles propulsifs ou sur les équipements, indique Jean-Pierre Poitevin. Je pense aux futures architectures de moteurs, comme celle de l'UHBR(2), mais aussi aux systèmes d'atterrissage et, à plus long terme, aux moteurs d'hélicoptères. »

 

Le tissage tridimensionnel d’une préforme d’aube Fan du moteur LEAP nécessite la mise en œuvre et un positionnement minutieux de milliers de fils de carbone.

Des fournisseurs partenaires

Dans cet effort d'innovation, Safran s'appuie sur ses fournisseurs pour mettre au point des matériaux répondant à des spécifications très pointues. Des accords ont ainsi été signés avec ses principaux partenaires : Hexcel, Solvay, 3M et, récemment, Toray. « En créant de la confiance sur le long terme, ces contrats forgent les conditions de la réussite, estime Jean-Pierre Poitevin. C'est un moyen d'accélérer les progrès dans ce domaine porteur. »

 

 

 

En savoir +

Les composites by Safran

- Les matériaux composites à matrice organique (CMO) actuellement utilisés dans le Groupe sont essentiellement à base de résine polymère thermodurcissable et de fibres de carbone.

- Ces matériaux résistent à des températures maximales de 100 à 150°C (jusqu'à 250°C pour des résines et des applications très spécifiques). L'un des axes d'innovation de Safran Composites est d'augmenter leur domaine de température tout en conservant leurs propriétés.

- Pour des pièces exposées à des températures supérieures (chambre de combustion, pièces de turbine et de tuyère, cône d'éjection…), seuls les composites à matrice céramique (CMC), développés par Safran Ceramics, peuvent être utilisés.

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1 Resin Transfer Moulding : procédé consistant à injecter de la résine dans une forme composée de fibres de carbone tissées en trois dimensions.

2 Ultra High Bypass Ratio : configuration de moteur à soufflante carénée à très haut taux de dilution.

 

 

 

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