Nouveaux matériaux, nouvelles fixations

L'acier a été, est aujourd'hui et continuera d'être le matériau prédominant pour les structures et les pièces de carrosserie des véhicules, telles que les portes, les capots, les hayons et les ailes. Mais d’autres matériaux, comme l’aluminium, le magnésium, les plastiques et les composites, gagnent en importance.

Selon le Centre de recherche automobile, divers alliages d'acier représentaient environ 65 % du poids d'une structure moyenne de véhicule en 2020. Les alliages d'aluminium représentaient 13 %, tandis que les plastiques et les composites représentaient 6 %. Toutefois, d’ici 2040, les alliages d’acier ne représenteront que 46 pour cent de ce poids, tandis que les alliages d’aluminium en représenteront 26 pour cent et les plastiques et composites 15 pour cent.

L'assemblage de ces matériaux disparates nécessitera des fixations innovantes. Les propriétés qui rendent ces matériaux légers de l’ère spatiale solides et rigides les rendent également difficiles à assembler avec des fixations conventionnelles pour plastiques et tôles.

Voici un aperçu de certaines des dernières fixations pour les matériaux automobiles légers d'aujourd'hui.

La vis Flowpoint Delta PT d'EJOT GmbH & Co. est conçue pour fixer des feuilles de plastique renforcé de fibres de carbone (CFRP).

La nouvelle vis combine deux technologies EJOT : la vis Delta PT pour une fixation directe dans le plastique et la vis autoperceuse FDS pour une fixation directe dans le métal, en une seule fixation. La vis Flowpoint Delta PT est une vis autoperceuse et autotaraudeuse qui pénètre à la fois dans les matériaux serrés et accouplés sans trou pilote. La pointe spéciale perce un trou dans les matériaux et extrude un bossage. La géométrie optimisée du filetage Delta PT forme un filetage femelle solide.

Le processus d'installation comporte six étapes : rotation de la vis et application d'une charge axiale ; échauffement et pénétration du matériau ; calibrage du trou de vis et formation d'une extrusion ; formage de fils; engagement complet du fil ; et le serrage.

La fixation produit un joint fileté de haute qualité sans aucune étape de préparation des pièces. Disponible en acier, acier inoxydable A2 ou A4, aluminium et titane, la fixation peut être utilisée avec de nombreuses variétés de CFRP. Il peut également être utilisé pour assembler des assemblages de matériaux mixtes, tels que l'aluminium et le CFRP. Le démontage et le remontage sont possibles.

La fixation peut être produite avec une variété de styles de tête et d'évidements d'entraînement.

La fixation moulée IMTEC HR de Böllhoff Inc. fournit des filetages femelles porteurs pour la fixation de pièces sur du plastique renforcé de fibres.

L'attache en forme de disque est placée dans le moule d'une structure composite et intégrée lors du processus de moulage. Il n’est pas nécessaire de l’installer dans une orientation particulière. Il est compatible avec la plupart des fibres et la plupart des procédés de moulage de thermodurcissables et de thermoplastiques, notamment le moulage par transfert de résine, le moulage par compression et le moulage par injection.

Pour le moulage par injection, l'attache est placée sur un axe fixé sur le moule. La goupille localise l'attache et protège les fils à l'intérieur contre le revêtement de résine. Ensuite, le tissu est placé dans le moule. Le moule est fermé, le plastique est injecté et la pièce est démoulée avec l'attache intégrée.

Pour le moulage par compression, le processus est le même, sauf que la goupille est un capuchon dévissable en plastique qui sert également à écarter les fibres pour insérer l'attache dans le tissu, éliminant ainsi le besoin de percer ou de percer un trou. Cela fait gagner du temps et évite de couper les fibres. Le capuchon protège également les filetages intérieurs lors du moulage et est retiré une fois la pièce démoulée.

Pour résister à la corrosion galvanique, IMTEC HR est disponible en acier zingué et en acier inoxydable. Ce dernier est principalement utilisé pour le CFRP. Différentes versions de fixations sont également disponibles, notamment des goujons, des écrous et des entretoises.

L'attache comporte des œillets et des pétales conçus pour s'intégrer dans le composite lors du moulage. Cela empêche la fixation de tourner lorsque la vis d'accouplement est installée. De plus, la bride de fixation étant située derrière la matrice fibreuse, elle n'impacte pas l'épaisseur globale de la pièce.