Étude des vibrations mécaniques dans la fabrication des composites par injection sur renfort

Les procédés de mise en forme des composites par injection sur renfort (LCM – Liquid Composite Molding) sont devenus très populaires grâce à leurs nombreux avantages : milieu de travail sans émissions de COV (Composés Organiques Volatils); idéal pour fabriquer des pièces de grande taille, de géométrie complexe et de haute performance; faible coût de production pour des pièces de bonne qualité. Les composites fabriqués par les procédés LCM sont constitués d'un empilement de couches d'un renfort textile et d'une résine polymérique thermodurcissable à l'état liquide. Durant la mise en oeuvre, le renfort sec est préformé et placé à l'intérieur d'un moule avant d'être compacté par la fermeture du moule ou en effectuant le vide sous une bâche étanche. La résine est ensuite injectée ou infusée sous vide à travers le renfort jusqu'à ce que le moule soit complètement rempli. La mise en oeuvre s'achève lorsque la résine a complètement réticulée et que la pièce est finalement démoulée. Le présent travail s'intéresse à la réponse du renfort durant les étapes de préformage et de compaction. Notons que la compréhension du comportement des renforts sous compaction est très utile lors de la fabrication de composites car elle peut permettre de prédire l'épaisseur finale de la pièce et la force de fermeture du contre-moule, ainsi que de contribuer à calculer la perméabilité du renfort, le temps de fabrication et les propriétés mécaniques inter-laminaires de la pièce. Durant l'étape de la fermeture du moule (i.e., compaction) des procédés de fabrication LCM une pression statique constante est appliquée en général sur le renfort. Cette compaction assure l'étanchéité du moule, sert à uniformiser l'épaisseur du renfort, et lorsqu'elle est élevée, des taux volumiques de fibres importants peuvent être atteints. L'étude de la compaction des renforts fibreux a révélé que les préformes possèdent des caractéristiques viscoélastiques-plastiques dont il est possible de tirer parti pour atteindre des taux volumique de fibres plus élevés sans augmenter la force de compression. Ceci peut être fait en appliquant aux renforts des forces de compaction répétitives au moyen de cycles de compaction (amplitude élevée-basse fréquence) ou des procédures de compaction vibratoire (basse amplitude-fréquence élevée). Le présent travail s'intéresse à l'usage des charges vibratoires pour améliorer la compaction des renforts fibreux.