Les nids d’abeille et les matériaux en nid d’abeille sont utilisés pour fabriquer des panneaux sandwichs avec une âme en nid d’abeille possédant une énorme résistance à la compression. L’utilisation de matériaux tels que le papier, les thermoplastiques ou le tissu pour le matériau d’âme permet la production de structures alvéolaires légères avec une résistance structurelle substantielle, indépendamment de la résistance des composants de construction.

La conception des structures alvéolaires est comparable à la ruche naturelle. La géométrie de ces structures varie considérablement, cependant elles possèdent toutes une couche de cellules creuses entre de fines parois verticales. Les cellules sont principalement de forme hexagonale ou disposées en colonnes. Les nids d’abeilles sont largement utilisés dans des applications impliquant des surfaces planes ou légèrement incurvées en raison de leur résistance spécifique élevée. Leur résistance sert de raison principale à leur installation généralisée dans l’industrie aérospatiale ainsi que dans d’autres secteurs, notamment l’emballage, le mobilier, l’automobile et les articles de sport.

L’utilisation du nid d’abeille dans les structures artificielles a une longue histoire qui remonte à l’antiquité classique. Euclide et Zénodore ont été parmi les premiers mathématiciens grecs à apprendre que les formes hexagonales font l’utilisation la plus efficace et la plus robuste de l’espace et des matériaux. Le dôme du Panthéon, à Rome, en est un exemple précoce, puisqu’il utilise des structures en nid d’abeille dans ses nervures structurelles intérieures. En 1638, Galilée a lancé une discussion sur la résistance des solides creux. En 1859, Charles Darwin a remarqué que les structures en nid d’abeille sont idéales pour économiser la main-d’œuvre et la cire. Trois techniques fondamentales utilisées pour la production de structures en nid d’abeille, à savoir l’expansion, l’ondulation et le moulage, ont été développées en 1901. Hugo Junkers a breveté l’application du premier noyau en nid d’abeille dans les avions en 1915. Norman de Bruyne, d’Aero Research Limited, a obtenu un premier succès dans le collage structurel de structures sandwich en nid d’abeille en 1938.

Types

Les âmes en nid d’abeille sont fabriquées à partir d’une grande variété de matériaux. Ceux-ci vont du papier et du carton, utilisés pour fournir une résistance et une rigidité faibles pour des applications à faible charge, à une résistance et une rigidité plus élevées pour des applications à performance accrue, comme dans les structures d’avions. Les nids d’abeille sont transformés en structures composites plates ou courbes. Ils forment des formes complexes courbes composées sans force mécanique ou chauffage excessif.

Les âmes en nid d’abeille thermoplastiques sont produites par un processus d’extrusion et tranchées en épaisseur. D’autres types de nids d’abeilles fabriqués à partir de papier ou d’aluminium suivent un processus de production en plusieurs étapes. Ces procédés impliquent l’impression de grandes feuilles fines du matériau et leur empilage dans une presse chauffée pour faciliter le collage. Ces tranches sont étirées et expansées en feuilles de formes hexagonales continues. Les propriétés des matériaux en nid d’abeille dépendent de la taille des cellules ainsi que de l’épaisseur et de la résistance du matériau utilisé.

Les principaux types de nids d’abeille comprennent :

Nids d’abeille en aluminium

Ces nids d’abeille possèdent le rapport résistance/poids le plus élevé, inégalé par tout autre matériau structurel. Ils présentent un mélange de formes géométriques de cellules et de propriétés contrôlées par l’épaisseur de la feuille et la taille des cellules. Le nid d’abeilles résultant se présente sous la forme d’un bloc non expansé et est étiré pour former une feuille.

Les nids d’abeilles en aluminium risquent de se corroder s’ils sont appliqués dans certaines applications, comme les structures marines. Ce type de nid d’abeille se déforme de manière irréversible lors d’un impact avec un stratifié à âme.

Les nids d’abeille Nomex

Les nids d’abeille Nomex sont fabriqués à partir de papier Nomex – un type de papier à base de fibres de Kevlar. Ces âmes en nid d’abeille combinent une résistance élevée avec des propriétés de résistance au feu et sont utilisées dans les panneaux intérieurs des avions ainsi que dans d’autres composants à haute performance. Ils sont préférés en raison de leur faible densité, de leur stabilité solide et de leur résistance mécanique bien qu’ils soient plus chers que les autres matériaux.

Noyaux en nid d’abeille thermoplastiques

Les noyaux en nid d’abeille thermoplastiques sont légers et facilement recyclables. Le principal inconvénient est la difficulté de créer une liaison solide entre un nid d’abeille et la peau. Ils existent en plusieurs types :

• ABS offre une structure rigide, une ténacité, une dureté de surface, une résistance aux chocs et une stabilité dimensionnelle
• Polycarbonate offre une stabilité aux UV, une bonne transmission de la lumière, une résistance robuste à la chaleur, et des propriétés d’auto-extinction
• Le polypropylène offre une résistance chimique exceptionnelle
• Le polyéthylène est un matériau de noyau polyvalent peu coûteux

Nids d’abeille en acier inoxydable

Ces noyaux sont idéaux pour les environnements hostiles et sont utilisés dans les portes et les planchers de train, les cloisons et d’autres zones.

Applications

Les nids d’abeille sont appliqués dans un large éventail d’industries, telles que l’aérospatiale, les articles de sport, l’automobile et les secteurs de la construction. Les applications comprennent :

• Coquilles de course
• Gliders
• Hélicoptères
• Avions à réaction
• Sous-structure de fusée
• Technologie LED
• Technologie de haut-parleur
• Structure de miroir de télescope
• . structure
• Structures automobiles
• Panneaux de surf des neiges
• Têtes de lit
• Portes de train

Sélection des nids d’abeille et des matériaux en nid d’abeille

Lors de la sélection des nids d’abeille et des matériaux en nid d’abeille, tenez compte des exigences de performance spécifiques. Compte tenu de leurs propriétés et qualités variables, vérifiez les spécifications du fabricant pour plus de détails concernant les capacités du produit.

Normes

ASTM E1091 – Spécification standard pour l’âme en nid d’abeille non métallique utilisée dans les panneaux d’abri

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