Léger, stable et bon marché

Les poids légers sont plus écologiques - c'est du moins vrai pour les voitures ou les avions. Car plus ils sont lourds, plus ils consomment d'énergie. Dans le domaine de l'environnement et de la géomatique, les fabricants misent donc de plus en plus sur des matériaux légers mais solides. Les plastiques renforcés de fibres répondent parfaitement à ces exigences : des millions de fibres ultrafines assurent la résistance, le plastique entre les deux un faible poids. Seul inconvénient : le matériau est très cher.

Christoph Schneeberger a travaillé pendant son doctorat au Département de génie mécanique et des procédés de l ? ETH Zurich a développé un processus qui pourrait rendre ce matériau léger et écologique encore plus attractif pour les constructeurs - en le rendant moins cher. "Mon objectif est que dans 20 ou 30 ans, même une voiture relativement bon marché soit construite avec des matériaux durables", explique-t-il à propos de sa motivation.

Fibres hybrides rendues faciles

La production de matières plastiques renforcées par des fibres est aujourd'hui complexe et coûteuse. Cela s'explique par le fait que le plastique est pressé dans un textile fibreux préalablement tissé, ce qui nécessite beaucoup de temps et d'énergie. Schneeberger et son équipe veulent rendre ce procédé d'imprégnation superflu. Et ce, en combinant les deux matériaux bien plus tôt dans le processus : lors de la fabrication de la fibre. "Avec notre approche, nous appliquons le plastique sur la fibre pendant que celle-ci est encore filée", explique Schneeberger pour expliquer le concept de ses fibres hybrides.

Schneeberger a développé les bases scientifiques pendant son doctorat à l'ETH. Il a pu montrer que le principe de la méthode fonctionne à l'aide d'un prototype avec une seule fibre de verre. Les premiers tests indiquent que ce nouveau matériau peut être traité efficacement - de manière comparable aux tôles organiques, qui font partie des alternatives innovantes actuelles de l'industrie. Cette propriété pourrait toutefois être obtenue à un coût bien moindre. "Si nous produisons un jour en grandes quantités, nous serons proches du coût des matières premières", déclare Schneeberger.

Avec patience et stratégie

Il poursuit maintenant le développement de cette technologie dans le cadre d'un ETH Pioneer Fellowship - avec le soutien du professeur de l'ETH Paolo Ermanni et de la doctorante Nicole Aegerter. Dans le cadre de son doctorat, cette dernière étudie entre autres les mécanismes qui agissent lorsque l'on tisse plusieurs fibres en même temps. L'objectif est de mettre la production à l'échelle. "D'ici la fin de l'année, nous aimerions filer un demi-kilo de fibres hybrides par heure", explique Schneeberger.

Le trio est bien sûr encore loin d'une production de masse, telle qu'elle serait nécessaire pour l'industrie aéronautique ou automobile par exemple. "Nous devons faire un pas après l'autre", explique le jeune homme de 32 ans. Mais son ambition est claire : il veut mettre sur le marché ce nouveau matériau de construction légère. Il a déjà sa feuille de route en tête : l'année prochaine, il souhaite fonder une start-up avec son équipe et récolter des capitaux. "Nous en aurons besoin, entre autres, pour construire de nouvelles infrastructures pour la production". Le plan est de se concentrer dans un premier temps sur des applications qui se contentent de petites quantités de matériau composite : par exemple des équipements sportifs ou des fabrications spéciales pour les voitures ou les avions. On peut ainsi montrer que la méthode tient ses promesses, explique Schneeberger. Par la suite, l'objectif est de s'imposer en tant que producteur sur des marchés plus importants. Le projet a déjà un nom et un site web : page externeAntefil Composite Tech.

Pales de rotor recyclables

Mais le procédé de Schneeberger pourrait également être d'une grande utilité dans un autre but. A savoir pour rendre plus durables de grands éléments de construction qui ne sont actuellement pas recyclables. Les silos, les réservoirs de gaz ou les pales d'éoliennes en sont des exemples. Celles-ci sont traditionnellement fabriquées à partir de fibres de verre associées à ce que l'on appelle des thermodurcissables. Il s'agit de matières plastiques qui ne fondent pas et ne sont donc pas recyclables. Par conséquent, les pales d'éoliennes en fin de vie sont stockées ou éliminées dans des décharges polluantes.

Avec le procédé de Schneeberger, les pales pourraient être fabriquées à la place en thermoplastiques - c'est-à-dire en matières plastiques qui peuvent être fondues et déformées. Grâce à ces propriétés, les pales d'éoliennes pourraient être recyclées, comme les bouteilles en PET. Jusqu'à présent, la fabrication de pales recyclables échoue surtout au niveau du processus d'imprégnation. En effet, il n'existe tout simplement pas de méthode permettant d'exercer une pression suffisante sur des pièces aussi grandes pour comprimer les thermoplastiques dans les fibres. L'approche d'Antefil se passe de ce processus et ouvre ainsi la voie à des structures composites en fibres produites de manière durable, quelle que soit leur taille.