TJFU

Techniques Jet Fluide et Usinage

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CO3 Cold Sprayed Coating on Composite

Bar le Duc

INSPIRATION

Aeronautic industries make use of the last technologies to ensure the efficiency of their products. The coating techniques guarantee many properties of the products such as lightning strike protection. However, these metallic coatings applied to aeronautic materials are commonly based on bronze mesh, which represents a manual and tedious process. In order to prepare the mobility of the future, the Small Aviation Transport (SAT) is emerging as a solution to promote interregional travel. This complementary transport type would place itself as a sustainable alternative to the conventional aviation and terrestrial transports. Nevertheless, the current coating techniques used for conventional aviation present limited potential for cost effectiveness and technical reasons. Improving of thermal and lightning strike resistant properties of the aircraft polymer components and composite materials requires an innovative approach for automated top surface deposition. Cold Spray, as alternative technique, could guarantee no porous, no oxidised, and no chemically and phase changed fully functional metallic coatings suitable to aeronautic requirements.

INNOVATION

The CO3 project aims to improve the fuselage of the aircraft and its components through a better understanding of cold spraying capabilities and the full implementation of this innovative aeronautics process. TJFU will act as a project partner under the coordination of LIST (www.list.lu) and will host within its SURFO3M surface treatment platform the projection technologies of the C03 project. TJFU researchers will be responsible for projecting metal deposits onto different polymeric and composite substrates using the following projection technologies:

- Supersonic supercritical nitrogen jet at very high pressure

- Coldspray High Pressure (CMT partnership: https://www.cm2t.com)

- Coldpsray basse pression (ARMINES partnership: www.armines.net)

With proven experience in functionalizing and treating surfaces and interfaces, TJFU researchers will contribute to deposit analysis and adhesion.

IMPACT

CO3 will demonstrate, on a demonstrator scale, the cold spray coating process on a composite material using an industry representative composite fabrication and coating process. The use of these two pilot lines for the manufacture of cold spray coatings and composites will allow the development, evaluation and validation at the TRL6 demonstration level for the product and the associated manufacturing process. Process parameter control, automation level and process digitization ensure a reliable assessment of 3D complex part geometry in a transferable industry environment. CO3 will improve the metal coating on complex material surfaces and provide better lightning protection for SAT-related aeronautical materials. In addition, this new cold spraying technology will pave the way for new aeronautical and space applications.

Date de mise en ligne : 15-05-2019

Activités de recherche

TJFU est le laboratoire des jets fluides extrêmes et des matériaux. L’équipe s’intéresse aux procédés fluides sous pression de traitement, de fonctionnalisation et de mise en forme des matériaux. Il dispose, dans le cadre du CPER 2015/2020, de la plateforme technologique SURFO3M dédiée à la fonctionnalisation des matériaux et des surfaces interfaces en partenariat avec CM2T et le CTIF.

Il développe les procédés de traitement de surface en voies sèches et humide par N2 supercritique cryogénique, le procédé de projection dynamique cold spray, le procédé H2O THP étudie les hybridations de ces procédés. 

Quelques exemples de projets de recherche

  • éveloppement d’un nouveau procédé propre de préparation et de traitement de surface par voie sèche sans déchets additionnels utilisant un jet d’azote hypercritique sous très haute pression et basse température (3500 bars, -150°C) ; (Ayant fait l’objet de 2 thèses soutenues).
  • Fonctionnalisation par dépôt de couches mince du canal d’accélération et de focalisation d’un jet fluide composite aux particules dures telles que le SiC pour les applications d’usinage de forme et de précision des matériaux modernes ultra durs tels que le silicium pur, le saphir, le SiC ; (Faisant l’objet de 2 thèses en cours.)
  • Développement et conception d’une tête de collimation hybride jet d’eau laser sous très haute pression (jusqu’à 2500 bars) pour la découpe sans abrasifs de matériaux durs et épais et composites sans déchets solides ; (Ayant fait l’objet d’une thèse soutenue.)
  • Conception d’un prototype de micro outil jet fluide chargé d’abrasif pour le micro perçage et la micro découpe du verre et du silicium ;
  • Etude des caractéristiques des particules abrasives au cours d’un processus de découpe par jet d’eau sous haute pression en vue de leur recyclage ;
  • Conception d’une tête de décapage à haute performance par jet d’azote hypercritique. 

Après la phase de recherche et développement amont de vérification du concept, le projet entre dans une phase de maturation et de validation industrielle du concept en relation avec le département industrie et transfert de technologie.

Activités Industrielles

Acteur de recherche industrielle du Carnot Icéel :

Développement d’un nouveau concept performant d’injection de médicaments sans aiguille, pour la PME CROSSJECT, avec à la clé un dépôt d’un brevet commun (fin 2016).

Gestion de projet

Tout débute par l’accompagnement de nos clients dans leur demandes d’innovation et/ou dans la recherche de solutions techniques pour leurs produits actuels ou futurs.

Pour cela, une démarche claire et fonctionnelle est mise en place comme suit :

- Aide à la rédaction d’un cahier des charges techniques

- Pilotage de l’analyse fonctionnelle du projet

- Recherche de solutions techniques Innovantes :

         * Technologies jets fluides THP (jet d’eau THP, jet d’azote THP)

         * Technologies jets fluides BP (COLD SPRAY)

         * Conceptions numériques CAO

         * Simulations numériques (fluidiques, résistance des matériaux, ...)

- Recherche de matériaux innovants

- Caractérisation des résultats (Qualité du traitement (découpe, décapage, fonctionnalisation de surface), Analyses métallurgiques, Comportement numériques d’un matériau en termes de contraintes et de fatigue, ...)

- Aide à la rédaction et au dépôt de brevets - Rapport technique du projet

- Etude technico-économique

- Rédaction de cahier des charges et transfert de technologies

Date de mise en ligne : 20-01-2017