Face à une dépendance française persistante aux matériaux critiques importés, le projet Compinnov HT+ marque une avancée dans le développement de résines composites capables de résister à des températures extrêmes. Portée par un consortium industriel et académique, cette initiative vise à structurer une filière française apte à répondre aux exigences des secteurs aéronautique, spatial et de la défense.

Selon les mots de l’Institut de recherche technologique Saint-Exupéry (IRT), il s’agit d’une « avancée majeure » dans le développement de matériaux composites capables de résister à des températures extrêmes, qui viendra renforcer la souveraineté industrielle française dans des secteurs stratégiques tels que l’aéronautique, le spatial et la défense.

Le projet Compinnov HT+ a été lancé en 2024 afin de répondre à un besoin stratégique majeur : réduire la dépendance de la France vis-à-vis des pays étrangers pour certains matériaux essentiels. Car des composants utilisés dans les moteurs d’avions civils, d’avions de combat et de fusées sont produits avec des matériaux composites haute température approvisionnés outre-Atlantique, et donc soumis aux règles d’exportation. Les chercheurs de l’IRT ont donc travaillé sur une nouvelle résine haute température innovante que l’on pourrait produit à l’intérieur de nos frontières.

« Seuls des matériaux américains répondent aux exigences au-delà de 200 °C »

« L’utilisation de composites capables de résister à de très hautes températures est essentielle pour optimiser les moteurs aéronautiques de demain. Aujourd’hui, seuls des matériaux américains répondent aux exigences au-delà de 200 °C, posant des enjeux de souveraineté et de simplicité d’utilisation dans le civil », explique Nicolas Cuvillier, du service recherche et technologie en nouveaux matériaux chez Safran Composites, qui participe au projet.

Si au cours des dernières décennies, les composites à matrice organique ont été largement mis en œuvre dans l’industrie aéronautique et aérospatiale, leur résistance limitée aux hautes températures restreint leur emploi dans des environnements sévères. Selon l’IRT, implanté à la fois à Toulouse, Bordeaux et dans la technopole d’Antibes Sophia Antipolis, les composites structurels sont traditionnellement basés sur des structures fibres carbones et matrices thermodurcissables. Parmi elles, les résines époxy occupent une place dominante sur le marché, car les procédés de fabrication sont maîtrisés en France. Cependant, ces résines présentent une limite intrinsèque de résistance en température continue, fixée par le seuil de dégradation situé autour de 150 °C, souligne l’institut technologique.

« Objectifs de souveraineté »

Il y a bien eu des alternatives, mais « elles restent contraintes par diverses limitations, qu’il s’agisse d’un manque de maturité technologique des produits disponibles sur le marché, de prise en compte d’un domaine d’application trop étroit pour assurer la viabilité de la source, ou de difficultés d’approvisionnement incompatibles avec les objectifs de souveraineté », évoque l’IRT Saint-Exupéry.

Julien Munoz, responsable matériaux composites à l’IRT Saint-Exupéry.

Les résines développées dans le cadre du projet Compinnov HT+ sont conçues pour répondre aux contraintes les plus sévères des moteurs d’avions et de fusées, soumis à des températures comprises entre 200 et 400 °C. Dans de telles conditions, les matériaux doivent allier résistance, légèreté et fiabilité afin d’assurer la sécurité des systèmes. L’objectif principal du projet est donc de proposer une alternative aux métaux (alliages de titane) et à certains composites à matrice céramique. Les bénéfices attendus portent sur la réduction du poids des structures, la suppression des protections thermiques sur certains alliages métalliques ainsi que la structuration d’une filière européenne.

« Montée en maturité »

« La montée en maturité des systèmes de résine organique haute température est un axe de développement majeur au sein de MBDA pour répondre aux besoins des futurs concepts », commente Thibaut Lalire, ingénieur matériaux et procédés, spécialiste composite à matrice organique pour le missilier, membre du consortium lié au projet, dont la première phase, menée par Specific Polymers, a permis d’identifier plusieurs résines candidates capables de répondre à ces contraintes.

Les chercheurs travaillent à l’évaluation de la performance, durabilité et compatibilité de ces résines avec les procédés de mise en œuvre de composites. Puis, il s’agira d’optimiser les formulations chimiques, d’explorer différentes combinaisons de renforts (notamment carbone, verre), et de vérifier leur fiabilité dans des environnements opérationnels représentatifs. Enfin, l’étape finale consistera à fabriquer plusieurs démonstrateurs industriels, permettant d’atteindre un niveau de maturité technologique, dit TRL (Technology Readiness Level) compris entre 4 et 5, ce qui garantira leur futur déploiement sur des programmes aéronautiques et spatiaux. « Ce projet favorise également le développement d’une filière phthalonitrile [résine thermodurcissable] française et donc souveraine, sécurisant l’approvisionnement de la matière dans le secteur de la défense, élément essentiel pour MBDA », ajoute Thibaut Lalire.

Un consortium représentatif de toute la chaîne de valeur

Le projet Compinnov HT+ fédère un consortium représentatif de toute la chaîne de valeur, allant de la recherche fondamentale à l’application industrielle. A savoir Specific Polymers, STS, MS Composites, le CEA Liebherr, Safran, ArianeGroup, MBDA. « Cette alliance réunit à la fois de grands donneurs d’ordre et des PME innovantes, garantissant que la chaîne de valeur soit portée par les besoins stratégiques tout en bénéficiant de l’agilité des plus petites structures », assure-t-on au sein de l’IRT Saint-Exupéry.

Pour l’Agence de l’innovation de défense, organe du ministère des Armées, ce consortium permet de combiner les connaissances approfondies du tissu industriel civil et académique avec celle liée à l’écosystème de la base industrielle et technologique de défense (BITD) et aux enjeux défense de notre pays, « pour converger sur une feuille de route commune, crédible et ambitieuse ».