Barrières terminologiques, exemples de parcours de sélection de fixations
Comment déterminer efficacement le type de fixation « correct » pour des composants ou des composants impliquant des matériaux composites et plastiques ?Pour définir quels matériaux et concepts sont applicables aux types de fixations, il est nécessaire de comprendre les matériaux impliqués, leur processus de formage et les fonctions de connexion ou d'assemblage requises.
Prenons l'exemple du panneau interne d'un avion.Le simple fait de le décrire comme un « matériau composite aérospatial » simplifie à l’extrême la richesse des matériaux et des processus disponibles.De même, le terme « fixations aéronautiques » manque de spécificité en termes de matériaux les plus adaptés aux fixations et de leur fonctionnalité.Les fixations, telles que les goujons insérés, les goujons rivetés, les fixations collées en surface et les fixations soudées, peuvent toutes convenir aux applications aérospatiales, mais il existe des différences significatives dans les matériaux et les fonctions avec lesquelles elles peuvent être serrées.
Le problème de la recherche dans le monde des fixations est de savoir comment classer les produits de fixation, en utilisant généralement des termes spécifiquement liés aux fixations plutôt qu'aux matériaux pour lesquels ils sont les plus adaptés.Cependant, les termes spécifiques aux matériaux composites ont souvent une pertinence limitée lorsque l'on parcourt les catégories de fixations.Par exemple, sans une compréhension détaillée du collage de surface ou du soudage par ultrasons dans l'installation de fixations, comment savoir si le collage de surface ou le soudage par ultrasons sont des options de fixation appropriées pour les matériaux stratifiés formés à chaud ?Si votre monde concerne les propriétés des matrices polymères, les structures renforcées par des fibres et les paramètres de traitement, comment rechercher et choisir dans un monde qui discute des stratégies d'assemblage, des instructions de serrage, des attentes en matière de couple de serrage et des précharges cibles ?
Contacter des fournisseurs ou des distributeurs de fixations pour obtenir des conseils et des orientations est généralement une première étape efficace et réussie ;Cependant, en présentant l'application d'une manière qui permet une recherche simple et rapide des options pertinentes, une simplification supplémentaire peut être obtenue.Ici, nous prenons le panneau intérieur thermoplastique de l'avion comme exemple pour illustrer les aspects importants de cette approche visant à améliorer la sélection des fixations.
Des exigences plus strictes
Premièrement, il est utile de définir les exigences en matière de fixation.Vous souhaitez créer un point de fixation pour des matériaux composites ou des composants plastiques afin de préparer les opérations d'assemblage ultérieures ?Ou bien, souhaitez-vous fixer le composant directement sur des matériaux composites ou des composants en plastique ou le fixer sur ceux-ci ?
Pour notre exemple, il s'agit de créer des points de fixation, notamment en prévoyant des points de connexion filetés sur les panneaux composites.Par conséquent, nous nous tournerons vers une technologie fournissant des méthodes d’installation et de fixation des points de connexion, plutôt que vers une technologie utilisée pour fixer directement les composants ensemble.Il est relativement facile de classer les techniques de fixation à l'aide de ces termes, et les termes sont relativement simples, afin que tout le monde puisse communiquer dans la même langue.
Notion matérielle
Les facteurs liés aux matériaux impliqués peuvent affecter l'applicabilité des types de fixations, mais la pertinence de ces facteurs dépend généralement du type de fixation considéré.Pour briser ce cycle et éviter un dialogue trop détaillé au début du processus de filtration, nous pouvons généralement définir les matériaux composites et les matériaux plastiques comme :
Pas de polymère renforcé.
Matériaux polymères renforcés de fibres discontinues.
Stratifiés polymères renforcés de fibres continues.
Matériau sandwich.
Matériaux non tissés et fibreux.
Dans notre exemple, le matériau du panneau interne de l'avion est un polymère continu renforcé de fibres dans une structure stratifiée.En définissant les concepts de matériaux de cette manière simple, nous pouvons rapidement nous concentrer sur une série de considérations matérielles connexes :
Comment les fixations seront-elles intégrées dans la chaîne du processus de fabrication ?
Comment les matériaux affectent-ils l’intégration ou l’installation des fixations ?
Par exemple, l'intégration de fixations dans des matériaux de renforcement continu avant ou pendant le formage à chaud peut entraîner une complexité de processus indésirable, telle que la coupe ou le déplacement des fibres, ce qui peut avoir un impact indésirable sur les propriétés mécaniques.En d’autres termes, le renforcement en fibres continues peut poser des défis pour l’intégration de fixations co-traitées, et les gens peuvent vouloir éviter de tels défis.
Dans le même temps, il suffit d'une compréhension de base de la technologie de fixation pour déterminer s'il faut utiliser une installation en co-processus ou une installation post-processus.En simplifiant la terminologie relative aux matériaux et aux fixations, il est possible de voir rapidement et facilement ce qui correspond et ce qui ne correspond pas.Dans notre exemple, la sélection des fixations doit se concentrer sur les techniques de post-traitement, à moins que nous souhaitions intégrer les fixations dans des matériaux/processus de fabrication renforcés de fibres continues.
Exigences détaillées
À ce stade, afin de déterminer les techniques de fixation pertinentes, nous devons définir plus de détails sur la stratégie de fixation, les matériaux impliqués et le processus de formage.Pour notre exemple de stratifiés renforcés de fibres continues, nous définirons l'application comme suit :
L'application générale concerne les panneaux latéraux internes des avions.
La stratégie de fixation consiste à prévoir un boulon à double tête à l'arrière du panneau (non visible) pour relier la zone de la fenêtre en polymère avec un écrou.
L'exigence de fixation est un point de connexion fileté externe aveugle et invisible - aveugle signifie installation/fixation d'un côté du composant - capable de résister à une force d'arrachement d'environ 500 Newtons.
Le panneau est un matériau thermoplastique renforcé de fibres continues, et l'installation des fixations doit être effectuée après le processus de moulage pour éviter d'endommager la structure renforcée.
Triez davantage les facteurs et sélectionnez vers le bas
En regardant notre exemple, nous pouvons commencer à voir que plusieurs facteurs peuvent influencer notre décision sur le type de fixation à utiliser.La question est de savoir lequel de ces facteurs est le plus important, surtout si le coût des fixations n’est pas le seul facteur décisif ?Dans notre exemple, nous limiterons la gamme de sélection aux fixations collées en surface ou aux fixations soudées par ultrasons.
Ici, même de simples informations sur l’application peuvent être utiles.Par exemple, savoir que nous utilisons des matériaux thermoplastiques nous aide à définir des attentes de performance pertinentes.Compte tenu de la disponibilité d’adhésifs professionnels et de technologies de traitement de surface, on peut s’attendre à ce que les performances mécaniques des deux technologies atteignent un niveau raisonnable.
Cependant, comme nous savons que l'application concerne le secteur aérospatial, les connexions à verrouillage mécanique peuvent fournir des garanties de performances et des voies de certification plus simples.L'adhésif prend du temps à durcir, tandis que l'installation par ultrasons peut se charger immédiatement. Nous devons donc prendre en compte l'impact du temps de processus.Les restrictions d’accès peuvent également être un facteur clé.Bien que les panneaux intérieurs soient souvent facilement fournis pour l'installation de fixations avec des applicateurs d'adhésif automatiques ou des machines à ultrasons, ils doivent être soigneusement inspectés avant la sélection finale.
Prendre la décision finale
Il est impossible de prendre des décisions uniquement basées sur l'identification de la méthode de connexion et l'heure fixe ;La décision finale dépendra de considérations liées à l’investissement en équipement, aux performances mécaniques et à la durabilité, à l’impact global sur le temps de processus, aux restrictions d’accès et aux stratégies d’approbation ou de certification.De plus, les opérations de conception, de fabrication et d’assemblage peuvent impliquer différentes parties prenantes, la décision finale nécessite donc leur participation.De plus, prendre cette décision nécessite de considérer l’ensemble de la proposition de valeur, y compris la productivité et le coût total de possession (TCO – coût total de possession).En adoptant une vision globale des problèmes de fixation et en prenant en compte tous les facteurs pertinents lors de la phase de conception initiale, du processus de fabrication et des opérations d'assemblage final, la productivité et le TCO peuvent être calculés et impactés positivement.C'est l'un des principes clés du portail de formation des experts en technologie d'assemblage Bossard, destiné à aider les individus à acquérir des connaissances en technologie d'assemblage.
En fin de compte, la décision quant à la stratégie de resserrement ou au produit à utiliser dépend de plusieurs facteurs : il n’existe pas de solution universelle et il existe de nombreux choix différents à considérer.Cependant, comme nous l'avons souligné ci-dessus, même définir les détails de la candidature d'une manière relativement simple peut simplifier le processus de sélection, mettre en évidence les facteurs décisionnels pertinents et identifier les domaines qui peuvent nécessiter la contribution des parties prenantes.
Heure de publication : 06 février 2024
