Forming of carbon/PEEK composites in rubbery state

Mise en forme de composites carbone/PEEK dans le domaine caoutchoutique

Lilian Martineau (1) , France Chabert (2) , Gérard Bernhart (1) , Benjamin Boniface (3)

1 ICA - Institut Clément Ader
2 LGP - Laboratoire Génie de Production
3 Lauak innovative solutions

Thermoplastic composite materials based on long carbon fibers are extensively studied to prepare their introduction in the next generation of structural parts in aerospace industry. Because of its thermomechanical properties, unidirectional carbon/PEEK appears as a potential candidate, however the current forming processes are not suitable to manufacture thick parts with this material. The aim of this work is to propose an innovative process to produce thick carbon/PEEK parts of L-shape and U-shape profiles. The heart of the concept is to performthe deformationstepatthe rubbery stateof the matrixto promote inter-ply sliding.Thus,the formation of wrinkling defectis preventedwhatever the thicknessof the part. In a first step, the processing window to obtain a preform was defined based on the physical properties of the PEEK matrix.Then, the material properties and the performance of the parts produced by this new process have been measured, the comparison with parts obtained by a conventional forming process validates the proposed route.

Les matériaux composites à matrices thermoplastiques renforcées de fibres longues sont étudiés de manière intensive pour leur introduction dans les prochaines générations de pièces structurales aéronautiques. Par ses performances thermomécaniques, l’unidirectionnel carbone/PEEK apparait comme un candidat possible, toutefois les procédés actuels de formage ne semblent pas en mesure de réaliser des pièces épaisses avec ce matériau. Ce travail a pour objectif de proposer un procédé innovant capable de réaliser des pièces composites carbone/PEEK épaisses de types cornières structurales en L ou en U. Le cœur du concept est la réalisation de l’étape de mise en forme dans le domaine caoutchoutique pour favoriser le glissement inter-plis et éviter ainsi la formation de défaut de type plissement quelle que soit l’épaisseur. Dans un premier temps, la fenêtre de processabilité adaptée à l’obtention d’une préforme a été définie en se basant sur les propriétés physiques de la matrice PEEK. Puis, la santé matière et les performances des pièces réalisées par ce nouveau procédé ont été mesurées, la comparaison à des pièces obtenues par un procédé conventionnel de formage valide le procédé proposé

Mots clés: PEEK; Unidirectional prepreg; Rubbery state; Forming

Mots clés: Préimprégné unidirectionnel; Etat caoutchoutique; Mise en forme; PEEK

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Lilian Martineau, France Chabert, Gérard Bernhart, Benjamin Boniface. Mise en forme de composites carbone/PEEK dans le domaine caoutchoutique. JNC 21 : Journées Nationales sur les Composites 2019, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. 10 p. ⟨hal-02420774⟩