Design of a Mechatronic System for the Characterization of Polymer Composite Material Properties During Molding Processes

La fabrication de matériaux composites à la base de polymères est de plus en plus importante dans les industries aérospatiale, automobile et du sport. La principale raison de l'utilisation de ces types de matériaux est la proportion poids / résistance, mais ils peuvent également être conçus pour répondre à des exigences spécifiques en choisissant la résine polymère et le renforcement appropriés. Mais le choix des bons matériaux ne constitue que la première étape de la conception de structures composites, car le processus de fabrication est un défi technique majeur. Les paramètres de traitement optimal génèrent une structure composite dotée d'excellentes propriétés mécaniques et d'une bonne tolérance dimensionnelle. En même temps, le processus doit utiliser un minimum d'énergie et de temps de traitement. D'autre part, un ensemble inadéquat de paramètres du processus peut entraîner une pièce présentant un mauvais état de surface, des distorsions géométriques, des propriétés mécaniques insuffisantes et un temps de production prolongé. Pour améliorer la pièce fabriquée, l'ingénieur a besoin des données détaillées sur l'évolution du matériau dans le moule. La caractérisation nécessite plusieurs dispositifs dans un laboratoire standard. La méthodologie de caractérisation traditionnelle prend du temps et la configuration des expériences est difficile à reproduire. De plus, la taille de l'échantillon change d'un appareil à l'autre. En général, les équipements de laboratoire traditionnels ne peuvent pas caractériser les matériaux composites. Un échantillon représentatif de ce type de matériaux est simplement trop grand et dépasse les capacités de ces dispositifs. Les chercheurs ont tenté à plusieurs reprises de produire une meilleure stratégie de caractérisation. Cependant, pour obtenir un appareil entièrement fonctionnel, plusieurs défis technologiques doivent être résolus. L'objectif principal de ce projet de thèse est de relever ces défis et de trouver des stratégies qui permettront l'intégration de plusieurs équipements de laboratoire de caractérisation dans un seul appareil. Pour atteindre cet objectif, nous étudions les dispositifs de caractérisation proposés dans la littérature et nous en résumons les limites. Pour étayer nos conclusions, nous utilisons une machine de laboratoire capable de reproduire les conditions des cycles de fabrication standards. Nous faisons nous-mêmes l'expérience des défis liés à la fabrication d'un matériau composite. Toutes les informations collectées nous ont permis de trouver les exigences de périphérique souhaitées.