Polymères et composites : caractérisation et développement
Nous augmentons les performances des matériaux polymères et composites et optimisons leurs procédés de mise en forme.
Nos équipes vous aident à relever les nombreux défis posés par les polymères et composites : légèreté, résistance, qualité de fabrication, empreinte environnementale… Pour cela, nous associons plusieurs spécialités selon les vos projets : thermique, mécanique, ingénierie des matériaux.
En laboratoire ou sur site, nous menons les campagnes d’essais et les analyses nécessaires à la compréhension fine de vos matériaux et procédés. Nous savons développer des bancs tests, instrumentations et moyens d’essais sur-mesure, mais aussi des outils de simulation spécifiques.
Benchmark
Caractérisations
Tests et mesures
Simulation, modélisation
R&D
Caractérisation physico-chimique des polymères et composites
Nous vous aidons à comprendre finement la structure et les propriétés des polymères, thermoplastiques et composites pour optimiser vos produits finis ou expliquer leurs défaillances. Pour cela, nous menons des analyses physico-chimiques et expertisons vos produits aux différents stades de leur fabrication, mise en forme ou utilisation.
Imagerie – Analyse structurale
- Observations structurales par microscopies optiques et électroniques
- Caractérisation de nanoparticules
- Mesure du taux de polymérisation
- Mesure du taux de cristallinité
- Analyse de l’orientation moléculaire des chaînes polymères
Analyses chimiques
- Détermination de la nature et de la proportion des composants (EDX, FTIR, DRX, DSC et ATG couplée spectrométrie de masse)
- Caractérisation des surfaces, des revêtements et traitement de surface (XPS, FTIR, tensiomètre)
Analyses thermiques
- Détermination des températures de dégradation (ATG)
- Mesure des températures de changements de phase (DSC)
- Mesure du temps d’induction à l’oxydation (PP PE)
- Dilatation
- Pyrolyse
Analyses mécaniques
- Mesure de dureté
- Mesure de densité
- Essais mécaniques (fatigue, fluage, résistance en flexion, en traction, au choc et à l’impact) à l’ambiante ou en température
- Test de vieillissement : cycle thermique, brouillard salin, étuves en température et humidité contrôlée
Expertises
- Analyse des défauts : porosité, délaminage, gonflement, déformation, décohésion fibre/matrice, endommagement de fibres
- Analyse du vieillissement des matériaux polymères (EDX, FTIR, Raman et DRX)
- Retro-ingénierie : détermination du type de polymères et de renforts, taux de charges et de renforts, empilements et orientations des renforts, méthodes de fabrication
- Contrôle non destructif
Thermique des polymères et composites et procédés de mise en forme associés
Dotées d’un large panel d’appareils de caractérisation thermique, nos équipes analysent les propriétés thermiques de vos matériaux solides et liquides. Nos mesures sont réalisées au plus proche du procédé, en laboratoire ou sur site, suivant les conditions de température et de transformation de vos matériaux.
Instrumentations – Mesures
- Instrumentation de pièces et de machines industrielles : moulage injection, cuisson en autoclave et en étuve, extrusion, séchage, lignes de cuisson, systèmes de refroidissement
- En laboratoire et en atelier de production
- Cartographie thermique de machines industrielles
- Mesure des écarts de température dans le produit
- Conception et réalisation de bancs expérimentaux spécifiques
- Développement de capteurs et campagne de mesures
Volume – Dilatation thermique
- Mesures PVT pour polymères thermodurcissables et thermoplastiques
- Coefficients de dilatation
- Retrait chimique
- Évolution des propriétés thermomécaniques d’une résine pendant la transformation
Modèles cinétiques
- Identification des paramètres de modèles cinétiques
- Polymérisation d’une résine thermodurcissable
- Cristallisation d’un polymère semi-cristallin
- Vulcanisation d’un élastomère
- Réactions cinétiques de colles
Conductivité – Diffusivité
- Mesure de résistance thermique sur films minces
- Mesure de conductivité thermique d’un matériau composite anisotrope dans toutes les directions
- Mesure de diffusivité et effusivité thermique
Rhéologie
- Viscosité de systèmes réactifs
- Rhéogramme de thermoplastiques
- Mesures sur fluides complexes
Instrumentation, modélisation et optimisation des procédés industriels
Par l’instrumentation et la modélisation numérique de vos procédés industriels, nous optimisons le paramétrage et les performances de vos machines et diminuons leurs consommations en énergie ou matière. Selon vos projets, nos experts utilisent des solutions logicielles existantes ou développent des outils sur-mesure.
Instrumentation – Mesures
- Instrumentation de pièces et de machines industrielles : moulage injection, cuisson en autoclave et en étuve, extrusion, séchage, lignes de cuisson, systèmes de refroidissement
- Cartographie thermique de machines industrielles
- Mesure des écarts de température dans le produit
- Conception et réalisation de bancs expérimentaux spécifiques
- Développement de capteurs et campagne de mesures
Simulation – Modélisation
- Prédiction de la température en tout point du produit et des machines
- Conception de modèles numériques thermocinétiques
- Détermination du taux de cuisson
- Optimisation des temps de cycle en chauffage et refroidissement
- Réduction des consommations énergétiques
- Sécurisation/amélioration de la qualité de la production
Optimisation de cuisson
- Détermination de cycles optimaux de température dans les procédés de mise en forme
- Optimisation topologique
- Optimisation des paramètres de procédé (diminuer la température, le temps de cycle, l’énergie consommée, etc.)
- Amélioration de la qualité de cuisson de pièces élastomères et augmentation de la productivité
Durabilité et vieillissement des matériaux composites
Nos équipes étudient en détail vos pièces composites en conditions de service : température, humidité, fatigue, fluage… Elles vous apportent une expertise pointue des procédés de fabrication de structures composites monolithiques et sandwich incluant les assemblages collés ou soudés.
Préparation des matériaux
- Découpe, enrobage, polissage, métallisation, prélèvement et abrasion de couches, dissolution
Essais innovants
- Développement d’essais innovants par instrumentation spécifique
- Instrumentation et mesures par fibre optique
- Instrumentations par : extensomètres, jauges de contrainte, capteurs de force, capteurs de déplacement, thermocouples, sonde de pression hydraulique
- Corrélation d’images
Fatigue
- Essais de fatigue des nouveaux matériaux et structures composites
- Rupture et limite d’endurance : courbe de Wöhler
- Impact des défauts sur la tenue en fatigue
- Résistance en fatigue : essais en traction, flexion, compression, sureté et choc
- Analyse du faciès de rupture par imagerie MEB
Vieillissement des composites
- Essais de vieillissement des composites
- Mise en forme des échantillons : découpe jet d’eau
- Vieillissement thermique
- Vieillissement UV : en atmosphère sèche ou humidité contrôlée, possibilité de cyclage thermique, UVA ou UVB
- Vieillissement hygrothermique, mesure des CME (Coefficient of Moisture Expansion)
Transition écologique, réemploi et recyclage
Nos experts vous accompagnent dans vos processus de transition écologique. Nous vous aidons à identifier et à hiérarchiser les voies d’optimisation ou de remplacement de vos matériaux. Nous vous accompagnons dans vos démarches d’écoconception. Nous identifions les processus de tri, traitement, recyclage et réemploi des matériaux et étudions les conditions technico-économiques de leur déploiement.
Économie circulaire
- Conseil à la mise en place d’une stratégie d’économie circulaire
- Etat de l’art, benchmark : matériaux et procédés plus respectueux de l’environnement
- Etudes de faisabilité technico-économiques : nouvelles applications et potentiel de marché
- Accompagnement au développement de nouveaux produits, à la création de nouvelles filières de recyclage, réemploi
- Etudes de marché
Écoconception
- Impact de l’incorporation de matériaux recyclés sur les caractéristiques produit
- Caractérisation des propriétés thermiques /mécaniques des pièces et produits avant substitution de matière
- Benchmark : recherche de matières recyclées ou recyclables, aux propriétés les plus proches des matériaux à substituer
- Aide à la conception, au dimensionnement d’un produit recyclé / recyclable
Réemploi – Recyclage
- Diagnostic du potentiel de réemploi et de recyclage des polymères
- Recherche de nouvelles voies de valorisation : rebuts de production, produits en fin de vie
Tri – Séparation – Traitement des matières
- Benchmark – identification des solutions de séparation des matériaux en boucle courte ou longue
- Séparation d’assemblages multi-matériaux et de composites (résine/fibre)
- Tests de faisabilité : méthodes mécaniques, thermiques et chimiques
Procédés de recyclage
- Essais recyclage chimique, décomposition enzymatique thermoplastique
- Pyrolyse / solvolyse
- Suivi cinétique, suivi des transformations et contrôle thermique
- Recyclage thermomécanique
Produits recyclés / recyclables / bio-sourcés
- Contrôle de la stabilité de production incluant des matériaux recyclé
- Monitoring machine : vérification des propriétés rhéologie, thermiques, haute pression
Efficacité énergétique
- Audit et expertise des machines, sur site de production
- Optimisation des temps de production
- Régulation thermique des machines
- Réduction des consommations énergétiques d’un site de production
L’ingénierie CAPACITÉS
Au cœur des laboratoires de recherche
Nos experts des matériaux polymères et composites effectuent leurs travaux d’ingénierie directement dans les laboratoires de recherche de l’Université de Nantes et plus particulièrement au sein de l’IMN, du LTeN, du GeM et du GEPEA.
Au quotidien, ils associent moyens techniques et découvertes scientifiques pour relever vos défis de R&D.
Partenariats
CAPACITÉS est adhérent des réseaux S2E2, IAR et EMC2
Équipements de mesure et d’essai
Vous avez besoin de mesures ou d’essais et vous recherchez un partenaire pour les réaliser ?
CAPACITÉS peut mettre en œuvre à la demande près de 220 équipements de mesure et d’essai appartenant aux laboratoires de l’Université de Nantes.
Prioritairement acquis pour les besoins de la recherche académique, ces équipements sont également disponibles pour des prestations aux industriels.
> Télécharger le catalogue (Pdf)
> Commander un essai ou obtenir un devis
NOS RÉALISATIONS
Les experts CAPACITÉS instrumentent des pales d’hélicoptère
Airbus Helicopters s’est tourné vers CAPACITÉS pour étudier le comportement des pales sous contraintes mécaniques et alimenter un modèle numérique.
Des matériaux de construction à base de polyuréthane recyclé
Nos experts en génie civil et matériaux de construction ont travaillé sur un nouveau matériau cimentaire issu du polyuréthane de réfrigérateurs recyclés.
L’économie circulaire au service de la valorisation des déchets plastiques
CAPACITÉS combine expertise de l’économie circulaire et ingénierie des matériaux & de la transformation des polymères au service de la gestion des déchets.
Améliorer l’efficacité énergétique des procédés
Mise au point d’une méthodologie de monitoring inédite pour améliorer l’efficacité énergétique des procédés de production industriels.
CAPACITÉS instrumente la voile rigide Solid Sail 2.0
Instrumentation par jauges de déformation et fibre optique sur la voile Solid Sail 2.0, pour un prototype de Chantiers de l’Atlantique.
Enquête sur un matériau d’origine inconnue
Caractérisation de matériaux : comment identifier et déterminer la composition chimique et l’origine d’un corps gras inconnu sur un matériau ?
Une problématique de fabrication résolue par la caractérisation avancée
Améliorer un procédé industriel en associant des expertises en procédés industriels, thermique et ingénierie des matériaux.
NOS EXPERTS
Ils relèvent vos petits et grands défis
Stéphane COIC
Ingénieur matériaux
Spécialités : caractérisation tous matériaux, expertise des matériaux polymères, composites et métalliques. Développements autour du recyclage et de l’économie circulaire.
Collabore avec les chercheurs de l’Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes (IMN).
Fahmi ALILA
Ingénieur R&D. Docteur en génie mécanique
Spécialités : propriétés mécaniques des thermoplastiques et des composites, tenue en fatigue des structures composites sandwich, mise au point de nouvelles méthodes de mesure (analyse d’image, fibre optique, …) pour comprendre les comportements mécaniques des matériaux et structures.
Collabore avec l’équipe E3M (État Mécanique et Microstructure des Matériaux) du laboratoire GeM.
Pascal CASARI
Responsable scientifique
au sein de CAPACITÉS
Professeur à l’Université de Nantes, membre de l’équipe E3M (État Mécanique et Microstructure des Matériaux) du laboratoire GeM.
Spécialités : mise en œuvre des matériaux composites, caractérisation des contraintes internes de fabrication, essais couplés mécanique-thermique-humidité, instrumentation par fibres optiques, développement de capteurs de force, assemblages collés, impression 3D FDM.
Plus d’infos
Maxime VILLIERE
Ingénieur R&D. Docteur en Énergétique et Génie des procédés, spécialité Thermique
Spécialités : approche expérimentale et numérique des problématiques de transferts de chaleur, conception de bancs expérimentaux originaux. Expert des procédés de mise en forme des polymères et composites.
Collabore plus particulièrement avec l’équipe « Transferts thermiques dans les matériaux et aux interfaces » du laboratoire LTeN.
Violaine LE LOUET
Ingénieur R&D. Docteur en Énergétique et Génie des procédés, spécialité Thermique
Spécialités : approche expérimentale et numérique des problématiques de transferts de chaleur. Conception et développement de bancs expérimentaux originaux. Spécialiste des transferts de chaleur par rayonnement, notamment pour la mise en forme des polymères et composites.
Collabore plus particulièrement avec l’équipe « Transferts thermiques dans les matériaux et aux interfaces » du laboratoire LTeN.
Philippe GRANDET
Ingénieur d’étude thermique
Spécialités : instrumentation à façon et mesures de températures. Caractérisation thermique des matériaux (polymères, composites, métaux, …). Développement de bancs expérimentaux.
Collabore plus particulièrement avec l’équipe « Transferts thermiques dans les matériaux et aux interfaces » du laboratoire LTeN.
Vincent SOBOTKA
Responsable scientifique
au sein de CAPACITÉS
Professeur à l’Université de Nantes, membre de l’équipe « Transferts thermiques dans les matériaux et aux interfaces » du LTeN.
Spécialités : approche expérimentale et modélisation des transferts de chaleur dans les matériaux polymères et composites, développement d’appareils pour la caractérisation des propriétés thermiques des matériaux composites, conception thermique optimale des procédés de mise en forme.
Plus d’infos
Julien LAUNAY
Ingénieur R&D. Docteur en sciences pour l’ingénieur
Spécialités : transferts thermiques dans les matériaux, instrumentation et monitoring des machines de mise en forme des matériaux thermoplastiques et élastomères, simulation des procédés de transformation, recyclage des polymères et économie circulaire.
Collabore plus particulièrement avec l’équipe OSE (Optimisation Système Énergie) du laboratoire GEPEA.
Pierre MOUSSEAU
Responsable scientifique
au sein de CAPACITÉS
Professeur à l’Université de Nantes, membre de l’équipe OSE (Optimisation Système Énergie) du laboratoire GEPEA.
Spécialités : optimisation thermo-rhéologique des procédés de transformation des polymères, thermique des écoulements dans les outillages, cuisson des élastomères, procédé d’extrusion des polymères.
Plus d’infos