Toray a annoncé avoir réussi à développer une nouvelle technologie de fabrication pour CFRP qui, selon elle, permet à la fois une précision dimensionnelle améliorée et des économies d'énergie. À l'avenir, Toray développera davantage cette nouvelle technologie et la déploiera largement dans des applications principalement aéronautiques qui exigent en permanence une productivité plus élevée et plus d'économies d'énergie. De plus, cette technologie devrait également profiter aux applications automobiles et industrielles générales, et contribuera au développement de matériaux CFRP.
Comme l'explique Toray, le CFRP est généralement fabriqué à l'aide d'un autoclave (four à haute température et haute pression) ou d'un four où le préimprégné (matériau intermédiaire sous forme de feuille) est placé sur un moule de forme prédéterminée et la résine dans le préimprégné est durcie à l'aide air pour la fabrication. La technologie de fabrication conventionnelle présente un inconvénient qui nécessite un long temps de chauffage et de durcissement en raison du transfert de chaleur inefficace de l'air chauffé et de la grande capacité thermique du moule.
Toray note qu'il existe également un problème de précision dimensionnelle de la pièce à résoudre, en particulier pour une pièce de grande taille et de forme complexe avec une épaisseur variable d'un endroit à l'autre. Ceci est dû à la difficulté de contrôler la répartition de la température dans la pièce, ce qui pourrait, à son tour, générer des contraintes résiduelles variables et parfois déformer significativement la pièce. Pour cette raison, un travail de main-d'œuvre important est requis lors de l'assemblage final de plusieurs pièces telles que l'aile principale de l'avion en insérant manuellement des matériaux de remplissage appelés cales, ce qui entraîne un temps d'assemblage plus long que celui de la fabrication.
La technologie de fabrication nouvellement développée, selon la société, fournit une solution au problème avec un certain nombre de plaques chauffantes intégrées à la surface du module, de sorte que chaque élément chauffant est contrôlé individuellement. La partie sous vide est chauffée efficacement à partir de contacts directs avec les éléments chauffants, ce qui pourrait permettre de réaliser des économies d'énergie. Le contrôle des éléments chauffants individuels et la répartition optimale de la chaleur à chaque emplacement fournissent une contrainte résiduelle uniforme dans toute la pièce fabriquée. En conséquence, la pièce peut être fabriquée au plus près de la conception d'origine avec un minimum d'incohérences dimensionnelles et de dimensions résolvant le problème susmentionné, et il est prévu de réduire les coûts de main-d'œuvre et la durée d'assemblage de la pièce.
Afin de contrôler efficacement ce système de chauffage, Toray a mené un programme de recherche conjoint avec l'université d'Ehime et l'université des sciences de Tokyo pour établir des technologies de simulation permettant de prévoir la déformation des pièces et d'optimiser la température du réchauffeur. Toray les a combinés dans un programme pour concevoir des conditions de chauffage qui minimiseraient efficacement le temps de fabrication et les erreurs dimensionnelles des pièces. Toray a installé un prototype de dispositif de fabrication et mène actuellement des essais de démonstration.
Selon la forme et la dimension de la pièce, il faut environ neuf heures pour fabriquer une grande pièce en PRFC pour avion à l'aide d'autoclaves et de fours conventionnels, etc. La technologie de fabrication nouvellement développée, d'autre part, devrait réduire le temps de fabrication à environ quatre les heures. De plus, cette technologie permet d'économiser environ 50 % d'énergie par rapport aux méthodes de fabrication conventionnelles, car la pression et les fluides chauffants tels que l'air chauffé ne sont pas nécessaires. Il est également prévu de gagner du temps lors de l'assemblage pour les travaux de correction à l'aide de cales en raison de la précision dimensionnelle améliorée pour la fabrication.
