Lancé par le département des matériaux du LIST, le nouveau centre d'innovation autour des matériaux composites, "Sustainable Composite Materials and Manufacturing Innovation Center" (SCMMIC), vise à développer des matériaux composites durables, qui possèdent une faible empreinte carbone, pour aider le secteur des transports à évoluer vers des solutions de mobilité à émissions nulles.

L'objectif est d'élaborer des processus industriels à faible empreinte carbone en utilisant des matériaux biosourcés ou recyclables pour développer des pièces fonctionnelles ultralégères.

Damien Lenoble, le directeur du département "Materials Research and Technology" au sein du LIST, nous a exposé la mission du centre d'innovation. "Le but est l'intégration des découvertes de nos laboratoires et de nos partenaires dans des démonstrateurs innovants de grande échelle et d'intérêts techniques, économiques et environnementaux.

Cette mission répond à la fois aux attentes du pays et aux compétences de notre institut. En effet, le gouvernement luxembourgeois a identifié le secteur des matériaux composites comme secteur stratégique à fort potentiel de diversification économique.

En outre, le LIST a développé une expertise dans les nouvelles chimies douces, les processus de fabrication et les mises en forme de ces matériaux singulièrement attractifs lorsque des structures complexes et allégées doivent être développées".

Efforts vers zéro émission nette

Cofinancé par le LIST, les Ministères de la Recherche et de l'Économie et les membres industriels, le programme a une durée initiale de quatre ans pour un budget de plus de 16 millions d'euros. Le centre d'innovation constitue une opportunité de rendre l'économie et la société plus durables.

Le réchauffement climatique est un des éléments qui a poussé le lancement de ce projet. Dans le cadre des efforts européens pour atteindre zéro émission nette en 2050, le gouvernement luxembourgeois soutient cette initiative et souhaite porter ses efforts sur le secteur des transports, qui représente le premier émetteur de gaz à effet de serre au Luxembourg. Les développements technologiques pour rendre les matériaux et les structures fonctionnels plus légers sont fondamentaux pour atteindre la neutralité climatique.

"Le secteur des transports fait face à des défis technologiques et environnementaux sans précédent: notamment l'électrification des véhicules légers, l'émergence des mobilités lourdes à hydrogène telles que les camions, les avions ou les trains dans les zones non électrifiées et la transformation à venir du transport et de la logistique urbaine par voies aériennes.

Avec des structures allégées au design novateur à partir de matériaux biosourcés ou recyclables, les composites sont attractifs pour accompagner la transformation radicale du secteur des transports vers une empreinte carbone plus maîtrisée", explique Lenoble.

Promoteurs industriels du projet

Le programme est soutenu par les acteurs majeurs du transport européen. "Nous sommes honorés d'avoir quatre sponsors de renommée internationale, actifs dans notre comité d'orientation: notamment Airbus, Alstom, Thales Alenia Space et Toyota. Ils nous permettent de prendre en considération les critères primordiaux des utilisateurs finaux dès la conception de nos démonstrateurs", indique Lenoble. Pour travailler avec le centre d'innovation, accéder aux résultats de recherche et utiliser la propriété industrielle développée, les sociétés intéressées doivent devenir membres et payer une cotisation annuelle.

Plusieurs entreprises luxembourgeoises et européennes vont rejoindre le centre d'innovation SCMMIC. "Nous sommes en discussion avec deux entreprises luxembourgeoises, une entreprise européenne et une multinationale qui souhaitent rejoindre, en tant que partenaires, le centre d'innovation", nous confie Lenoble.

Matériaux composites durables

Se retrouvant dans le marché de l'énergie, de la marine et de la défense, les matériaux composites résultent d'un assemblage entre plusieurs composants dont les propriétés se complètent.

Le centre d'innovation "se focalise sur les matériaux composites à matrice polymère qui présentent, en sus de leur légèreté, des propriétés mécaniques élevées tout en résistant à des usages en milieu extrême".

Fabriqués à partir de ressources recyclées et renouvelables, avec une empreinte carbone inférieure à celle des matériaux traditionnels, les matériaux composites ultralégers développés au sein du centre sont conçus dans une optique de durabilité.

"Les matériaux composites actuels à matrice polymère sont issus des dérivés du pétrole et difficilement recyclables. L'utilisation de matières premières biosourcées ou de matériaux secondaires est couplée à des solutions de désassemblage des matériaux hétérogènes dès la conception des structures composites afin d'abaisser l'empreinte carbone globale à des niveaux aujourd'hui inaccessibles.

Les pièces fonctionnelles, telles que des panneaux intérieurs recyclables pour l'aviation ou le rail, des panneaux de structure pour satellite, des réservoirs recyclables et sécurisés à véhicule hydrogène, sont définies avec les utilisateurs finaux et construites en collaboration avec les partenaires industriels du SCMMIC", révèle Lenoble.

Plateforme de fabrication

Le centre d'innovation aidera à appliquer les résultats de la recherche à l'économie réelle pour les secteurs de l'automobile, du rail, de l'espace, de l'aéronautique et de la future mobilité aérienne urbaine. Ses activités répondront aux besoins technologiques des véhicules du futur.

La plateforme de fabrication des matériaux composites est composée de trois laboratoires qui s'occupent du traitement des polymères, de la fabrication de composites structurels et de l'analyse thermique.

"Le SCMMIC fait appel à l'ensemble des expertises permettant une approche intégrée de l'analyse du cycle de vie du démonstrateur, depuis les matières premières jusqu'au recyclage en fin de vie. Ces expertises s'articulent autour de la synthèse de polymères innovants, notamment biobasés, de l'ingénierie des fibres d'origine naturelle et des interfaces réactives, ainsi que de la modélisation des matériaux et des structures", conclut Lenoble. Deborah Rimi