Léger, stable et bon marché
Un poids plume est en principe plus écologique - en tous cas pour les voitures ou les avions, qui consomment d'autant plus que leur poids est élevé. C'est pourquoi les fabricants se tournent de plus en plus vers des matériaux de construction légers et stables. Les plastiques renforcés de fibres répondent idéalement à ces exigences : des millions de fibres ultrafines assurent la résilience, tandis que le plastique intermédiaire assure un faible poids. Seul inconvénient : le matériel est très coûteux.
Pendant son doctorat au département de génie mécanique et des procédés de l'ETH Zurich, Christoph Schneeberger a mis au point un procédé qui pourrait rendre ce matériau léger respectueux de l'environnement encore plus attrayant pour les fabricants - en le rendant moins cher. «Mon objectif est que dans 20 ou 30 ans, une voiture relativement bon marché puisse être construite à partir de matériaux durables», dit-il à propos de sa motivation.
Fabriquer facilement des fibres hybrides
La production de plastiques renforcés de fibres est aujourd'hui complexe et coûteuse. Cela est dû au fait que le plastique est pressé dans un textile de fibres préalablement tissé, ce qui exige beaucoup de temps et d'énergie. Christoph Schneeberger et son équipe veulent rendre ce processus d'imprégnation superflu. Pour ce faire, ils combinent les deux matériaux bien plus tôt dans le processus : dans la production de la fibre. «Avec notre approche, nous apportons le plastique sur la fibre pendant qu'elle est encore en train d'être filée», détaille le chercheur pour expliquer le concept qui se cache derrière ses fibres hybrides.
Il a développé les principes scientifiques pendant son doctorat à l'ETH Zurich. Il a pu montrer que la méthode fonctionne essentiellement avec un prototype utilisant une seule fibre de verre. Les premiers tests indiquent que le nouveau matériau peut être traité efficacement - comparable aux feuilles organiques, qui sont actuellement parmi les alternatives les plus innovantes dans l'industrie. Toutefois, cette propriété pourrait être réalisée à un coût bien moindre. «Si nous produisons un jour en grandes quantités, nous nous approcherons du coût des matières premières», déclare Christoph Schneeberger.
Avec patience et stratégie
Il poursuit actuellement le développement de cette technologie dans le cadre d'une bourse ETH Pioneer Fellowship, soutenu par le professeur Paolo Ermanni de l'ETH Zurich et la doctorante Nicole Aegerter. Dans le cadre de son doctorat, Nicole Aegerter étudie, entre autres, les mécanismes impliqués dans le filage simultané de plusieurs fibres. L'objectif est d'augmenter la production. «D'ici la fin de l'année, nous aimerions filer un demi-kilo de fibres hybrides par heure», dit Christoph Schneeberger.
Bien sûr, le trio est encore loin de la production de masse qui serait par exemple nécessaire pour l'industrie aéronautique ou automobile. «Nous devons avancer pas à pas», dit Christoph Schneeberger. Mais son ambition est claire : mettre sur le marché ce nouveau matériau léger. Il a déjà la feuille de route en tête : l'année prochaine, il veut créer une start-up avec son équipe et lever des capitaux. «Nous aurons notamment besoin de ce capital pour construire de nouvelles infrastructures de production.» Il est prévu de se concentrer dans un premier temps sur les applications qui nécessitent de plus petites quantités de matériau composite : équipements sportifs, par exemple, ou produits sur mesure pour les voitures ou les avions. De cette façon, il serait possible de montrer que la méthode tient ses promesses, selon Christoph Schneeberger. Plus tard, dit-il, l'entreprise veut s'établir comme producteur sur des marchés plus importants également. Le projet a déjà un nom et un site web : Antefil Composite Tech.
Pales de rotor recyclables
La méthode de Christoph Schneeberger pourrait également être très utile dans un autre but: rendre plus durables les grands composants qui ne sont actuellement pas recyclables. Les silos, les réservoirs de gaz ou les pales d'éoliennes en sont des exemples. Ceux-ci sont traditionnellement fabriqués à partir de fibres de verre en combinaison avec des thermodurcissables. Il s'agit de plastiques qui ne fondent pas et ne sont donc pas recyclables. En conséquence, les pales d'éoliennes, par exemple, sont stockées à la fin de leur vie utile ou éliminées dans des décharges d'une manière nuisible pour l'environnement.
Avec le procédé de Christoph Schneeberger, les lames pourraient être fabriquées à partir de thermoplastiques - des plastiques qui peuvent être fondus et façonnés. Grâce à ces propriétés, les pales des éoliennes pourraient être recyclées, comme les bouteilles en PET. Jusqu'à présent, la production de lames recyclables a échoué principalement à cause du processus d'imprégnation. Il n'existe tout simplement pas de méthode permettant d'exercer une pression suffisante pour presser les thermoplastiques dans les fibres pour des composants aussi volumineux. L'approche d'Antefil permet de se passer de ce processus et ouvre ainsi la voie à des structures composites en fibres produites de manière durable, quelle que soit leur taille.
