Simulation et optimisation de la fabrication de pièces composites par injection sur renforts (procédé RTM)

L'étude de la saturation d'une pièce composite permet d'évaluer la qualité finale du produit. Une saturation élevée et homogène assure une pièce présentant des caractéristiques très proches des propriétés optimales. Malgré son caractère prépondérant, la prévision et l'évaluation de la saturation sont encore mal maîtrisées. Le sujet fait l'objet de nombreuses études et recherches dans le domaine de la fabrication des composites. Une bonne compréhension des phénomènes de saturation permet d'optimiser la fabrication de pièces en réduisant significativement la quantité de vides dans le composite. En intégrant la prévision de la saturation dans les simulations de remplissage des moules, il devient possible de gagner un temps précieux sur les réglages des paramètres d'injection. Les modèles décrivant la formation des vides dans les composites fabriqués par injection commencent à se multiplier, mais il existe toujours un besoin de validation. Dans ce mémoire, les problémes reliés à la saturation sont explorés de façon assez large. La validation d'un module d'optimisation numérique de la vitesse du front de résine est proposée, ainsi que son application à une pièce aéronautique. L'attention est ensuite portée sur l'optimisation générale du remplissage d'une pièce automobile fabriquée par injection flexible. Finalement, un montage est mis en place pour suivre en temps réel l'évolution de la saturation par transmission de lumière. Ce plan d'expérience vise, à terme, à valider un modèle analytique en cours de développement, qui sera décrit sommairement à la fin du mémoire.

Abstract

The study of saturation in composite materials made by resin injection allows to evaluate the quality of the final. For high saturation ratios and homogeneous matrix repartition, the part usually meets the theoritical characteristics. Despite its importance, the prediction of saturation still requires analyze. Many studies deal with the problematic within the composites manufacturing research. By understanding saturation, the optimisation of composite manufacturing becomes possible to reduce the void content in the parts. By integrating the prediction of saturation in mold filling simulations, the time required to select appropriate injection parameters can be reduced. Several models describing the formation of voids have begin to appear, but there is a great need of validation. This work deals with saturation in a braod way. The validation of a numerical optimisation module has been carried out. This study has been extended to an aeronautical part. The next step was the general mold filling optimisation of an automotive part made by flexible injection. Finally an experimental set‐up intended to track the evolution of the saturation in real time using light transmission is depicted. Eventually, these experiments will allow validating the analytical model of saturation currently developed and described at the end of this thesis.