Demandeur : rein4ced
Inventeurs : VERHUIZEN ALEXANDER, SIMONS ROBBE
Numéro du brevet : WO2021/224460
La société belge REIN4CED a mis au point et breveté un tout nouveau matériau composite résistant aux chocs, qui mettra fin au comportement fragile et aux fractures soudaines des composites à base de carbone.
Le problème
Les cadres de bicyclettes sont souvent fabriqués à partir de composites renforcés de fibres. Pour créer un vélo complètement intégré ou sans soudure, les pré-imprégnés sont drapés dans un moule et les différentes parties sont interconnectées lors d'une étape de durcissement. L'utilisation de matériaux composites thermodurcis rend le processus de fabrication moins complexe. Une fois le durcissement terminé, la forme des pièces est fixée de manière irréversible.
Cependant, les matériaux thermodurcissables présentent certains inconvénients, notamment une recyclabilité et une réparabilité médiocres et/ou la nécessité d'un moule complexe et donc coûteux pour chaque pièce.
En outre, les joints sont connus pour avoir un impact négatif sur les performances du produit, en termes de rigidité et/ou de résistance, entraînant la fissuration ou la défaillance de la pièce au niveau des joints sous de fortes charges.
Une autre méthode d'assemblage consiste à utiliser des matériaux thermoplastiques.
La solution
Rein4ced a inventé un procédé de fabrication de cadres de bicyclettes en joignant deux parties de tube creux, faites d'un composite renforcé par des fibres thermoplastiques, en positionnant la première partie de coque adjacente à la seconde à travers une couture. En insérant une partie d'extrémité de la première partie de tube dans la seconde, un chevauchement est formé entre les deux parties. La fusion est réalisée en chauffant la première partie de tube creux et les parties de coque renforcées par des fibres au niveau du chevauchement à une température supérieure à la température de ramollissement du premier et du second composite de fibres thermoplastiques ; le joint est consolidé par pression pour former une interconnexion fusionnée entre les parties de tube creux.
Ce procédé permet de fabriquer un cadre monocoque qui est léger et rigide et peut être utilisé pour fabriquer d'autres pièces de bicyclette. Il est préférable d'utiliser des fibres ayant une rigidité spécifique élevée, telles que des fibres de carbone et d'acier ou une combinaison des deux. Les polymères appropriés comprennent, sans s'y limiter, le polypropylène, le polyéthylène, le polyéthylène téréphtalate, le polyamide (nylon), le polyéthercétone, le polyéthercétone, le polyétherimide, le sulfure de polyphénylène, le (poly)acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), l'acide polylactique (PLA), le polycarbonate (PC) et le polyaryléthercétone (PAEK).
Les deux composites renforcés par des fibres thermoplastiques peuvent être de même nature ou peuvent être différents mais sont de préférence de même nature. L'utilisation de composites de même nature, par exemple le même type de polymère, a permis d'améliorer la résistance des joints. L'utilisation de composites de nature différente peut entraîner de petites perturbations visuelles, vraisemblablement dues à un comportement différent en réponse à des expositions à des températures variables.