Rhodia Engineering Plastics crée de nouvelles structures hybrides plastique-métal

Rhodia Engineering Plastics a développé une gamme de concepts de technologies destinées à créer des pièces hybrides combinant les matériaux plastiques et le métal dans des composants (semi-) structurel résistant de rigidité élevée. Conçues spécialement pour des applications automobiles, ces technologies confèrent à ces dernières des avantages supplémentaires : meilleure intégration de fonctions, économies, allègement, meilleure absorption d’énergie en cas de choc et valeur ajoutée esthétique.

Les solutions plastiques-métal existantes peuvent être séparées en structures nervurées ouvertes et fermées. Alors que les structures ouvertes nervurées, dans lesquelles des lames métalliques sont surmoulées de nervures thermoplastiques, garantissent un excellent rapport renforcement/coût, leur rigidité et leur résistance mécanique dépendent étroitement de la direction de la charge appliquée. Ceci se traduit par des exigences complexes en matière de moules, qui imposent une technologie sophistiquée de moules à canaux chauds et/ou l’utilisation de résines à très basse viscosité. Par ailleurs, ces nervures ouvertes ne sont pas utilisables dans des applications exigeant une protection contre la pénétration de la poussière et de l’eau.

A l’inverse, les structures nervurées fermées et les structures creuses se caractérisent par une rigidité et une résistance élevées indépendantes du sens de la charge. Qui plus est, les profils creux peuvent être utilisés pour intégrer d’autres fonctions.

Rhodia mène des recherches dans trois types de technologies hybrides fermées : le surmoulage métal (MOM ; Metal Over Moulding), l’assemblage plastique-métal (PMA ; Plastic & Metal Assembling) et le surmoulage de métal combiné avec l’injection assisté gaz ou eau (MGAIM or MWAIM ; Metal & Gas or Water Assisted Injection Moulding), qui présentent chacune différents avantages selon les exigences des applications.

Dans le cas du surmoulage métal, un ou plusieurs inserts métalliques sont directement surmoulés de résine thermoplastique. Dans un second temps, un ou plusieurs couvercles plastiques sont soudés pour le renfort final du composant. L’intérieur des profils creux peuvent être utilisés pour intégrer des câbles, des canalisations pour l’écoulement de fluide ou des réservoirs, remplaçant par exemple les réservoirs d’eau de refroidissement dans les faces avant automobiles. Le poids légèrement plus élevé de cette conception par rapport aux structures à nervures ouvertes est aisément compensé l’accroissement de leur résistance, leur absorption d’énergie et par la capacité d’intégration de fonction supérieure.

Le coût du moule d'injection et le processus d’assemblage plus long sont contrebalancés par la moindre complexité du moule, les pressions d’injection inférieures et une usure moindre du moule.

L’assemblage plastique-métal implique également deux étapes de fabrication : une pièce plastique rigide moulée par injection, renforcée par des nervures, est assemblée sur une section métallique par le biais de clipages, de rivets et /ou de soudures par ultrasons. Encore une fois, si ceci se traduit par des investissement, l’espace libéré à l’intérieur du produit final peut permettre de réaliser d’énormes économies en termes de coûts et de poids par l’intégration de fonction. La résistance mécanique est parfaitement comparable à celles des structures ouvertes nervurées à des coûts globaux inférieurs.

Dans le cas des techniques Métal-GAIM ou Métal-WAIM, le composant hybride est fabriqué en une seule étape : une pièce métallique est surmoulée, la matière plastique est ensuite évidée à l’aide d’une technique d'injection assistée eau ou gaz. On obtient ainsi une structure très rigide et très légère, présentant un excellent niveau d’absorption des chocs, et un très bel aspect de surface (aucune retassure). Les sections évidées se prêtent elles-mêmes à une intégration de fonctions. Le moulage par injection assistée eau et gaz entraîne des coûts supplémentaires mais cette technologie de pointe permet l’utilisation de moules de plus en plus s