Passage aux pièces moulées en polyuréthane

Les polyuréthanes hautes performances combinent les avantages des plastiques, des métaux et de la céramique avec la résilience des pièces en caoutchouc

Bien que les ingénieurs concepteurs spécifient traditionnellement les pièces en caoutchouc, en plastique ou en acier lorsque la durabilité est requise, nombreux sont ceux qui envisagent une nouvelle alternative pour les applications les plus exigeantes, les plus résistantes à l'usure, à l'abrasion et aux chocs : les polyuréthanes coulés.

Les polyuréthanes coulés, également appelés uréthanes, sont des matériaux résistants et élastiques qui combinent de nombreux avantages en termes de performances des plastiques, des métaux et des céramiques de haute technologie, ainsi que la résilience et la flexibilité des pièces en caoutchouc.

Contrairement à leur homologue le plus proche, le caoutchouc, qui est préparé sous forme de feuilles ou de pains avant d'être moulé dans une presse à haute pression, les uréthanes peuvent être coulés sous forme de mélange liquide dans des moules à basse pression moins coûteux.

Grâce à cette technique, des cavités de moules complexes peuvent être remplies sans moules ni presses à haute pression. Cela offre une multitude d'avantages, dont les moindres ne sont pas des coûts d'outillage et de production inférieurs à ceux du moulage du caoutchouc et du plastique, et un coût des matériaux inférieur à celui des métaux et de la céramique.

En termes de performances, les pièces coulées en polyuréthane sont souvent plus légères que les alternatives en céramique ou en métal, ne sont pas fragiles et ne se fissurent pas comme les plastiques sous contrainte ou à des températures extrêmes.

Les pièces en polyuréthane coulé ne sont pas neuves. Néanmoins, la prise de conscience du potentiel de ce type de matériau est restée largement ignorée. Cela peut être attribué à plusieurs facteurs, dont le moindre n’est pas le manque général de compréhension des options et des formulations.

On ne spécifie pas simplement une pièce en polyuréthane, par exemple. Il existe de nombreuses formulations – certaines exclusives – qui peuvent être utilisées pour manipuler une gamme de variables telles que la dureté, la résilience, la raideur du ressort et la résistance chimique.

Pour cette raison, les ingénieurs concepteurs intéressés par un éventuel passage au polyuréthane des pièces en plastique, en acier, en céramique ou en caoutchouc ont souvent intérêt à solliciter l'aide et les conseils d'experts en formulation d'uréthane.

Pièces personnalisées en action

Dans une étude de cas récente qui met en valeur les mérites de ces pièces, lorsqu'un constructeur naval néerlandais avait besoin d'un nouveau revêtement de cale de halage capable d'absorber l'impact et l'abrasion d'un hors-bord sortant et entrant de son patrouilleur offshore par une baie arrière, il a sélectionné un matériau spécialement polyuréthane formulé d'Argonics, l'un des plus grands producteurs américains de produits en uréthane résistant à l'usure.

La doublure en uréthane a remplacé une doublure en plastique de nylon, qui avait tendance à endommager les vedettes rapides parce qu'elle était trop dure, selon Lars Muller, propriétaire de Muller-Beltex, un distributeur de pièces détachées basé aux Pays-Bas pour diverses industries, qui a participé au projet.

"Le revêtement devait résister aux chocs, à l'abrasion, à l'eau de mer et à l'exposition aux UV tout en permettant au hors-bord de glisser dans et hors de la baie sans endommager le hors-bord ou le patrouilleur", explique Muller.

Pour maximiser la durabilité et amortir l'impact du hors-bord entrant et sortant de la baie arrière du patrouilleur offshore,Argoniquesa collaboré avec le constructeur naval néerlandais et Muller-Beltex pour concevoir un revêtement de cale de halage en uréthane composé de deux couches de matériau, chacune avec un duromètre différent, une mesure de dureté.

Selon Muller, Argonics a eu l'idée de créer une doublure à double duromètre pour mieux résister à l'usure et aux impacts inévitables.

« La couche supérieure plus dure de l'uréthane résiste mieux aux coupures et aux déchirures, tandis que la couche inférieure est plus douce pour mieux résister à l'impact des bateaux à moteur », explique Muller. Il ajoute que l'expertise de l'entreprise en matière de formulation d'uréthane a permis d'optimiser le matériau pour obtenir les caractéristiques nécessaires, tout en créant des couches fortement liées qui ne se sépareraient pas.

La collaboration continue entre les trois sociétés a abouti à des améliorations supplémentaires des produits. « Nous avons récemment biseauté les bords du revêtement de la cale de halage pour garantir qu'aucune eau de mer ou sable ne puisse s'infiltrer derrière lui », révèle Muller. « Nous avons également durci l'uréthane au niveau des trous de boulons pour mieux maintenir les vis et les fixations là où elles s'adaptent au revêtement. Pour faciliter l'installation sur le terrain, nous avons ajouté des zones fraisées dans le revêtement pour correspondre aux positions exactes des trous fraisés de la pièce.