BMW GS 97036 Analyse mécanique dynamique (DMA) des polymères et des adhésifs

La norme « BMW GS 97036 Analyse mécanique dynamique (DMA) sur les polymères et les adhésifs », développée par BMW, un constructeur automobile multinational, décrit les exigences et les procédures de test pour effectuer une analyse mécanique dynamique (DMA) ou une analyse thermomécanique dynamique (DMTA) sur les matériaux polymères, les élastomères, les plastiques, les adhésifs et les composants connexes utilisés dans les véhicules BMW.

L'analyse mécanique dynamique (DMA) est une technique d'essai de matériaux largement utilisée qui mesure les propriétés viscoélastiques d'un matériau lors de sa déformation sous contrainte périodique (oscillante). Réalisé en appliquant une force (ou contrainte) sinusoïdale tout en faisant varier la température, la fréquence ou le temps, cet essai révèle les propriétés fondamentales suivantes :

• Module de stockage : Représente le composant élastique (rigidité).
• Le module de perte représente la composante visqueuse (dissipatrice d'énergie).
• Facteur de perte : Le rapport entre le module de perte et le module de stockage indique le comportement d’amortissement et les transitions telles que la température de transition vitreuse.

Ces propriétés sont essentielles pour les applications automobiles car les polymères utilisés dans les véhicules doivent résister aux fluctuations de température, aux vibrations, aux charges mécaniques et aux influences environnementales tout en conservant leurs performances (par exemple, dans les joints, les garnitures intérieures, les adhésifs, les éléments d'amortissement, les tuyaux ou les fixations).

La norme BMW GS 97036 est étroitement alignée sur les normes internationales telles que la norme « ISO 6721 Plastiques - Détermination des propriétés mécaniques dynamiques » élaborée par l'Organisation internationale de normalisation (ISO).

Les méthodes d'essai font généralement appel à des modes de traction, de compression, de cisaillement, de flexion ou de torsion. La torsion est fréquemment mentionnée dans les descriptions des essais de qualification BMW en laboratoire. Les paramètres mesurés typiquement comprennent :

• température de transition vitreuse
• Courbes de module dépendant de la température
• Comportement d'amortissement
• Transitions secondaires
• Points de fragilité ou de ramollissement

L'adéquation des matériaux est utilisée pour l'inspection des marchandises entrantes, l'analyse des défauts et l'approbation des composés polymères (par exemple, les joints en caoutchouc EPDM, les plastiques intérieurs, les adhésifs structuraux) provenant des fournisseurs.

De nombreux laboratoires d'essais indépendants proposent une autorisation ou une accréditation pour réaliser des essais conformes à la norme BMW GS 97036. Cette norme fait partie du processus d'assurance qualité des fournisseurs de BMW, et les matériaux doivent y répondre pour être homologués pour une utilisation dans les outils de production.

Les fiches techniques des matériaux pour des composés tels que l'EPDM ignifugé ou d'autres élastomères mentionnent souvent la conformité à cette norme, citant des valeurs telles que les températures de transition vitreuse autour de moins 64 degrés pour des classes de basses températures spécifiques.

La norme BMW GS 97036 est nécessaire car les véhicules modernes dépendent fortement des matériaux polymères (plastiques, élastomères/caoutchoucs, adhésifs, composites, éléments d'amortissement, joints, garnitures intérieures, tuyaux, fixations) qui doivent fonctionner de manière fiable dans un large éventail de conditions réelles exigeantes.

Contrairement aux essais statiques simples (par exemple, la résistance à la traction à température ambiante), l'analyse mécanique dynamique (DMA), méthode décrite dans cette norme, fournit des informations essentielles sur le comportement viscoélastique en fonction du temps, de la température et de la fréquence. Elle permet ainsi de répondre directement aux enjeux fondamentaux de l'ingénierie et de la fiabilité automobile.

Les principales raisons qui ont motivé l'élaboration et la mise en œuvre de cette norme sont les suivantes :

• Variations extrêmes de température en fonctionnement : les véhicules subissent d’importantes fluctuations de température. Par exemple, le compartiment moteur peut atteindre au moins 120 à 150 °C, le soubassement et la zone d’échappement deviennent très chauds, et l’habitacle peut atteindre des températures allant de -40 °C (démarrage à froid en hiver) à +80 à +90 °C (habitacle laissé au soleil en été). De nombreux polymères subissent des changements importants au voisinage de leur température de transition vitreuse. En dessous de cette température, ils deviennent cassants, et au-dessus, ils deviennent mous et collants. L’analyse mécanique dynamique (DMA) détermine avec précision la température de transition vitreuse, les transitions secondaires et la plage de températures d’utilisation, évitant ainsi les défaillances inattendues (fissures des joints en hiver, affaissement des pièces intérieures par temps chaud).
• Vibrations et charges dynamiques : les moteurs, les transmissions, les contraintes routières et les vibrations du châssis soumettent les composants à des charges cycliques sur une large gamme de fréquences. Le DMA définit les valeurs suivantes :
• Module de stockage (rigidité en conditions dynamiques)
• Module de perte et facteur de perte (amortissement/dissipation d'énergie)

Ceci est essentiel pour les performances NVH (bruit, vibrations, rudesse), la durabilité des isolateurs de vibrations et des fixations, les liaisons adhésives sous fatigue et la prévention des problèmes de résonance.

• Durabilité et vieillissement à long terme : les polymères se dégradent avec le temps sous l’effet de la chaleur, des UV, de l’ozone, des produits chimiques (huiles, carburants, nettoyants), de l’humidité et des contraintes mécaniques. L’analyse mécanique dynamique (DMA) détecte les premiers changements au niveau du module ou la variation de la température de transition vitreuse après des tests de vieillissement et d’exposition aux intempéries, permettant ainsi à BMW de prévoir la durée de vie du véhicule et de prévenir les problèmes de garantie (par exemple, les joints qui fuient, les bruits parasites dans l’habitacle, la défaillance des adhésifs après 5 à 10 ans).
• Performances critiques en matière de sécurité et de fonctionnalité : Exemples de composants testés selon cette norme :
• Éléments de fixation du moteur et éléments de fixation de la transmission (doivent isoler les vibrations sans s'effondrer à haute température).
• Joints de porte / bandes étanches à l'air (EPDM, TPE) (restent flexibles à -40 degrés pour empêcher les infiltrations d'eau / le bruit).
• Adhésifs structuraux (maintien de la résistance de l'adhérence aux températures liées aux impacts et sous charges dynamiques).
• Plastiques intérieurs (empêchent les grincements, les déformations ou la fragilité).
• Couches d'amortissement (par exemple dans les plafonds, les planchers) (contrôlent efficacement le bruit à différentes températures).

Un matériau qui semble acceptable lors de tests statiques peut donner de mauvais résultats en conditions réelles d'utilisation si ses propriétés viscoélastiques dépassent les limites acceptables.

• Cohérence des fournisseurs et assurance qualité : BMW s’approvisionne en matériaux auprès de nombreux fournisseurs à travers le monde. Cette norme standardise le protocole de test (mode, vitesse de chauffage, fréquence, géométrie de l’échantillon, etc.), garantissant ainsi des résultats comparables.

En résumé, les essais mécaniques statiques ne suffisent pas à eux seuls pour les polymères utilisés dans l'automobile. L'analyse mécanique dynamique (DMA) fournit à BMW les données nécessaires pour sélectionner, qualifier et contrôler les matériaux afin de garantir sécurité, confort, qualité NVH (bruit, vibrations et dureté), durabilité et faible risque d'annulation de la garantie.

En conclusion, la norme BMW GS 97036 est une spécification d'essai de matériaux qui contribue à garantir la fiabilité et la durabilité des composants en plastique et en caoutchouc des automobiles BMW. Cette norme constitue une référence importante pour la caractérisation du comportement viscoélastique dans des conditions d'utilisation réalistes.

Depuis de nombreuses années, notre organisation, forte de son personnel compétent et expérimenté, comprend les besoins de ses clients, leur fournit les services d'essais avancés requis et les accompagne dans la mise en place, l'implémentation et l'amélioration de leurs systèmes de management. Dans ce cadre, nous proposons également des services d'essais conformes à la norme BMW GS 97036.