Développement d'un outil de simulation pour la conception de préformes par tissage 3D

RÉSUMÉ Les préformes 3D tissées sont reconnues pour leur grande résistance aux impacts et leur légè- reté. Malgré l'augmentation de l'intérêt pour ce type de structure, le partenaire industriel, le GroupeCTT possède peu d'outils rapides et e caces pour modéliser la géométrie des tissus 3D avec précision. Les modèles actuels nécessitent soit de caractériser la structure complète du tissu à modéliser ou requièrent de très grandes capacités de calculs numériques. Ainsi, le développement d'un outil de simulation pour la conception de préformes 3D tissées a été ef- fectué. Les sections des fils sont représentées à l'aide d'une super-ellipse. La trajectoire de ces fils se base sur le principe de corde sous tension générale. L'intensité de l'ondulation des fils est basée sur un ratio de tension. Une analyse du fonctionnement du métier à tisser numérique et une caractérisation préliminaire des tissus interlock 3D ont été réalisées. L'influence des paramètres d'avance du tissu et d'espacement du peigne sur la géométrie des tissus 3D s'est révélée critique. Le modèle géométrique développé se base sur ces deux paramètres critiques et sur des tendances observées dans la littérature. Une validation expérimentale de la version initiale de ce modèle a été e ectuée. Actuellement, le modèle permet de générer rapidement des tissus 3D. De plus, pour les tissus orthogonaux, l'approche géométrique développée per- met de simuler leur géométrie avec précision, soit de 11% d'écart pour la largeur des fils de chaînes, 4% d'écart pour la largeur des fils de trame, 8% de la largeur des fils de liage et 0,2% d'écart pour la valeur d'épaisseur moyenne. Puis pour les tissus 3D à angle, la précision du modèle doit être améliorée. La première amélioration de modélisation de ce type de tissu est d'implémentation d'une rotation de la section des fils.

Abstract

Near net shape design capabilities and good damage tolerance are two distinctive strengths of 3D woven interlock fabrics. Actually, there is limited solutions for the industrial partners, the CTTGroup, to produce a 3D model rapidly and accurately of those fabrics. Actual modelling approaches rely on heavy fabrics characterization or on intensive computational resources. A geometric model has been developed to fulfill the industrial partners requirements. The fabric take up and reed spacing has been identified as critical manufacturing parameters that have a direct impact on the fabric geometry. The model was then developed base on those parameters. The cross-section of the yarns are model using a superellipse equation. The yarn path is following a rope in tension concept. The yarns crimp are controlled with tension ratio implemented in the model. A validation of the initial development of the model has been realized. The model has the ability to produce 3D fabrics rapidly and with good precision for orthogonal woven fabrics under 1% error for the fabric thickness. For the angle woven fabrics, future work, such as yarn rotation, is required to reproduce them more accurately.