Démonstrateurs industriels développés dans FLOWER

Démonstrateurs industriels développés dans FLOWER

Avec une fin de projet en septembre 2022, FLOWER entre dans sa dernière phase, les trois démonstrateurs envisagés étant en phase de validation.

Le cahier des charges prévoyait la conception de trois prototypes innovants pour les secteurs de la publicité, du nautisme et de l’automobile. L’objectif principal était de créer des composites plus légers, durables, rentables et plus respectueux de l’environnement, grâce à l’utilisation de fibres de lin cultivées localement. Tous les partenaires du projet ont participé à la réalisation de ces biocomposites, par l’approvisionnement en fibres de lins, la conception de renforts (EcoTechnilin, TVDC), la réalisation des prototypes (Howa-Tramico, Kaïros) et l’exécution de tests mécaniques de ces nouveaux matériaux (Université de Bretagne Sud, INRAE, University of Portsmouth, University of Cambridge).

Le travail mené pour finaliser les démonstrateurs est présenté ci-dessous.

Pavillon automobile – Howa Tramico (MT T1 – MT T2)

L’objectif initial pour ce prototype était de développer et produire une nouvelle garniture de pavillon automobile avec un bilan environnemental amélioré grâce à l’utilisation de renforts non-tissés en fibres végétales au lieu de fibres de verre.

Les développements d’EcoTechnilin dans le cadre du projet Flower ont conduit à la fabrication d’un nouveau renfort non-tissé léger qui comprend des fibres de lin fortement orientées et sélectionnées. Ce dernier a été utilisé par Howa-Tramico pour développer la garniture de pavillon détaillée ci-dessous. Jusqu’à présent, ce type de renfort n’existait pas sur le marché. Pour fabriquer la pièce finale, un procédé de thermoformage est utilisé, ainsi que quelques opérations de finition spécifiques telles que des découpes.

Afin d’utiliser le voile d’EcoTechnilin, différents tests de validation ont été effectués tout au long du projet et une version finale du voile a récemment été finalisée, avec une bonne homogénéité, facile à manipuler et ayant un poids surfacique approprié.

L’UBS et l’INRAE ont développé des caractérisations spécifiques pour mieux comprendre et améliorer les propriétés des nouveaux produits développés. Par exemple, les propriétés interfaciales entre le lin et les résines ont été étudiées, ainsi que la microstructure des pièces ou l’emplacement spécifique de la résine dans les fibres ou la mousse polyuréthane utilisées.

Après la validation complète des propriétés du voile de lin, des  garnitures de pavillon à l’échelle 1 ont été produites. Il est intéressant de noter que l’intégration du voile de lin léger a été réalisée sans aucune modification du processus existant. Ce prototype est innovant et d’un grand intérêt pour Howa-Tramico dans un cadre de transition verte et d’évolution des produits de l’entreprise vers des solutions plus respectueuses de l’environnement.

Au cours du développement du produit, une analyse du cycle de vie (ACV) – selon l’approche « Cradle-to-Gate » – a été réalisée pour évaluer l’impact environnemental dû au remplacement des fibres de verre par des fibres de lin. Les résultats montrent une diminution de l’impact sur tous les indicateurs environnementaux étudiés (entre 4% et 32% selon les indicateurs). Cette analyse confirme l’intérêt de l’utilisation du lin.

Kairlin PLV – Kaïros (MT T1 – MT T2)

Pour le secteur publicitaire, le Kairlin® a été développé par la société Kaïros. Il s’agit d’un biomatériau 100% naturel et élégant, recyclable (en conditions industrielles) et compostable, qui permet de produire des présentoirs de publicité sur lieu de vente (PLV) ou de signalétique avec un impact environnemental réduit, en accord avec l’approche de l’économie circulaire.

La plupart des matériaux utilisés dans le secteur de la PLV sont fabriqués à partir de ressources non renouvelables. Ils offrent un poids léger et un état de surface élevé permettant l’impression, la sérigraphie et l’usinage. Cependant, l’inconvénient majeur de ces solutions provient de leur origine non renouvelable et de leur fin de vie qui génèrent un fort impact environnemental. Ces solutions restent difficiles à recycler et leur production nécessite une forte consommation d’énergie.

Le Kairlin® a été développé pour répondre aux mêmes exigences techniques des matériaux conventionnels de la PLV mais surtout pour réduire leur impact environnemental en utilisant des technologies biocomposites à base de matières premières renouvelables et recyclables/recyclées

La première étape a consisté à innover avec Ecotechnilin un nouveau renfort non-tissé en fibres de lin orientées, mélangées à un polymère biodégradable. Ce nouveau renfort garantit non seulement de meilleures propriétés mécaniques spécifiques, grâce à la sélection et l’orientation privilégiée des fibres, mais permet également, à l’aide du faible grammage du renfort, la fabrication de panneaux bio-composites légers. Cette innovation constitue une avancée majeure pour les applications non-tissées en termes de gain de poids, optimisation d‘architecture de renfort et d’énergie de production.

La deuxième étape a été de développer un panneau PLV via un procédé innovant, qui intègre ce nouveau renfort et qui réponde à l’ensemble des critères de la PLV. Un nouveau procédé de thermocompression aujourd’hui breveté a été développé ; il permet de produire le premier grand panneau bio-composite avec une épaisseur et finition de surface contrôlées.

Ce nouveau panneau a été testé par des professionnels du secteur de l’impression et de la PLV afin de valider ses propriétés et sa mise en œuvre par usinage, façonnage, sérigraphe, impression et assemblage.

Par ailleurs, des études de caractérisation ont été menées à différentes étapes en collaboration avec l’Université de Portsmouth et l’UBS. Ces études ont permis de valider les propriétés mécaniques, dimensionnelles et environnementales du panneau Biocomposite. En collaboration avec KAIROS, l’UBS a notamment réalisé une analyse de cycle de vie (ACV)  mettant en évidence , en appuie d’une série de tests de faisabilité au laboratoire, différents scénarios viables de recyclage pour ces PLV (extrusion, injection, impression 3D).

Bateau Birdy Fish – Kaïros (MT T3 – MT T4)

Enfin, le dernier prototype, également développé par Kaïros, a trait au monde du nautisme avec la réalisation d’un voilier à foil dont la coque et le pont sont entièrement renforcés par des de fibres de lin.

À ce jour ces embarcations volantes sont principalement réalisées avec des matériaux composites hautes performance intégrant des fibres de carbone et des fibres de verre. L’enjeu est de démontrer que les fibres naturelles, moins impactantes pour l’environnement, peuvent également être utilisées dans la réalisation d’un voilier à foil.

Un travail a d’abord été mené par TVDC pour développer des préformes multiaxiales. Les laboratoires de l’UBS et de UoP ont ensuite effectué des tests mécaniques et des essais vibratoires pour valider que les multiaxiaux sont techniquement adaptés aux sollicitations mécaniques subies par un bateau de ce type.

Après validation et conception de plans de fabrication, Kaïros a pu utiliser ces préformes en lien avec l’entreprise Birdy Fish qui confectionne des bateaux du même nom, réalisés jusqu’alors en composite à base de fibre de verre, résine polyester, mousse PVC et non tissé de polyester (Soric).

Deux éléments du voilier ont été choisis pour y incorporer des fibres naturelles : la coque et le pont, réalisés dans deux outillages différents et nécessitant deux méthodes d’intégration différentes des fibres. La coque et le pont ont été réalisés par Kaïros dans les locaux de PIV Composites (La Merlatière, 85).

Toutes les pièces ont ensuite été assemblées et le premier essai en mer du voilier aura lieu courant mars 2022.  Des vérifications quant au vieillissement et à la navigation se dérouleront jusqu’en juin 2022 pour finalisation. Ce bateau sera ensuite testé en conditions réelles d’utilisation pendant au moins une saison au centre de voile des Glénans.


Les 21 et 22 avril, les partenaires de FLOWER découvriront le bateau lors du dernier Comité de Suivi de Projet qui se tiendra à Concarneau.

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