Développement d'un procédé automatisé pour la mise en forme de préformes textiles pour les matériaux composites

Les matériaux composites sont de plus en plus présents dans les domaines de hautes performances tels que l'automobile et l'aéronautique. Depuis quelques années, les procédés de fabrication de composites à base de fibre de carbone se tournent de plus en plus vers l'utilisation de préformes textile. Ces dernières permettent de diminuer drastiquement le temps de production des pièces en composites. Cependant, la fabrication des préformes textiles souffre de plusieurs problèmes, entre autres, beaucoup d'opérations sont faites à la main et induisent ainsi de très long cycles de fabrication en plus de défauts dans le produit final. Le projet présenté par ce mémoire expose une solution robotique pour la fabrication des préformes textiles des matériaux composites à base de fibres de carbone (CFRP) telle que développée au Groupe CTT (GCTTG). En effet, l'hypothèse ici posée est que l'automatisation d'un tel procédé permet de réduire le temps de fabrication des préformes textiles en plus d'augmenter leur qualité. Plus en détail, les objectifs spécifiques sont d'optimiser les opérations de découpe, d'automatiser la manipulation des tissus et le changement des gabarits d'assemblage à l'aide d'un robot sériel industriel, à savoir un Kuka KR-100. Pour résoudre les problèmes liés à chaque opération du procédé (découpe, manipulation et assemblage), des solutions sont proposées. Tout d'abord, trois améliorations sont présentées pour résoudre les problèmes liés à la découpe : l'identification des meilleurs paramètres, le développement d'une nouvelle technique de découpe, et l'estimation de la pose optimale du robot. Puis, pour résoudre les problèmes liés à l'assemblage, une technique de calibration sans contact pour les repères de base est présentée. Enfin, la conception d'un outil pour la manipulation automatisée des préformes textiles est présentée sur la base d'un nouveau mécanisme possédant une capacité d'adaptation de forme à l'aide d'articulations passives compliantes. Les résultats expérimentaux démontrent qu'il est possible de diminuer la durée totale des opérations de fabrication de préforme textiles par rapport au procédé antérieurement fait à la main. Le type de mémoire choisi pour ce projet de recherche est par article. Le centre de ce travail est un article rédigé pour le Journal aéronautique et spatial du Canada (Canadian Aeronautics and Space Journal (CASJ)), intitulé Optimization of a Robotic Textile Preform Manufacturing Process for carbon fiber reinforced plastic (CFRP). Pour introduire cet article, une revue de littérature critique ainsi que la démarche générale du projet est présentées. Ensuite, certains aspects méthodologiques et résultats complémentaires sont élaborés pour compléter l'article. Finalement, une discussion générale et une conclusion terminent le mémoire.