Caractérisation par microtomographie de la mésostructure des renforts fibreux pour la fabrication de composites

Au cours des dernières années, les procédés de fabrication par injection comme le moulage par transfert de résine (RTM) ont connu un fort développement ayant mené à des applications industrielles concrètes dans les domaines aéronautique et automobile. Toutefois, ces réussites ne doivent pas faire oublier que plusieurs problèmes scientifiques reliés aux procédés de fabrication par injection sur renforts restent mal compris. Parmi ces problèmes, l'imprégnation de renforts textiles reste un point critique car la performance mécanique d'un composite peut être fortement affectée par les vides générés lors de l'étape d'injection. Cette étape de fabrication est cruciale pour obtenir une imprégnation totale et produire des composites de hautes performances. Du fait de la double échelle de porosité des renforts, l'écoulement de résine est complexe. Une meilleure connaissance de la porosité des renforts fibreux permettrait une meilleure compréhension des modes d'écoulement de la résine et la mise en place d'ajustements lors de la phase d'injection. La microtomographie aux rayons X est une technique d'imagerie non destructrice des matériaux, qui est utilisée depuis quelques années pour caractériser la microstructure des matériaux composites. Ses applications sont vastes, de la détection des défauts dans les pièces fabriquées à la calibration de modèles de compression de renforts tissés. Cette méthode est fondée sur l'atténuation des rayons X par la matière, qui permet d'avoir une image tridimensionnelle de l'échantillon. Le microtomographe XT H 225 de Nikon, disponible à l'École de Technologie Supérieure à Montréal a été utilisé pour réaliser toutes les observations effectuées dans le cadre de ce projet. La présente étude basée sur cette approche vise à étudier l'influence du niveau compaction sur la morphologie du renfort et la répartition des mésopores. Un premier dispositif in-situ de compaction est développé pour effectuer des observations microtomographiques préliminaires à différents taux de fibres. Après avoir montré le potentiel de la microtomographie pour caractériser la mésoporosité d'un renfort fibreux et les possibles améliorations à apporter au dispositif, un nouveau dispositif est ensuite conçu et fabriqué. Deux types de tissus ont été caractérisés avec le nouveau dispositif : un renfort orthogonal tridimensionnel en fibres de verre et un renfort tissé bidimensionnel en fibres de verre.