Développement d'un procédé sans collision pour la fabrication de tresses 3D avec géométries variables

Les matériaux composites offrent de fortes propriétés mécaniques, et ce, pour une fraction de la masse habituelle. Ils contribuent donc à réduire le poids des véhicules terrestres, marins et aériens, ce qui permet d’augmenter l’efficacité énergétique de ces derniers. Les matériaux composites se retrouvent souvent sous la forme de fibres noyées dans une résine de polymère. Les fibres peuvent être sous la forme d’un tissu, d’une tresse, ou de fibres unidirectionnelles. Comparativement aux tissus et aux fibres unidirectionnelles, les tresses ont l’avantage d’être fabriquées aux dimensions finales de la pièce, ce qui permet de réduire considérablement la quantité de rebuts non recyclable produit. Cependant, les métiers à tresser possèdent des lacunes limitant l’utilisation des tresses pour les matériaux composites. Les tresses sont produites par l’entrelacement de fils. Pour ce faire, les bobines de fil sont fixées sur des chariots qui se déplacent sur un plan de travail suivant une trajectoire qui s’entrelace. Néanmoins, la trajectoire de ces derniers est fixe, ce qui limite la fabrication de nouvelles géométries de tresses. De plus, les chariots doivent se déplacer sans rentrer en collisions. Pour ce faire, la position initiale des chariots, aussi appelée l’arrangement des chariots, dois être sélectionné correctement, sans quoi, une collision se produira. Or, à ce jour, il n’existe aucune méthode permettant de valider ou d’invalider l’arrangement des chariots, et ce, peu importe le métier à tresser. Le premier objectif de cette thèse est de développer un algorithme permettant de détecter des collisions entre les chariots basés sur l’arrangement des chariots, permettant ainsi de valider ou d’invalider ce dernier. L’algorithme se base sur la théorie des graphes. Pour ce faire, le plan de travail est représenté par un graphe constitué de faces, de noeuds et d’arêtes. La trajectoire de chaque chariot est définie par une série de noeuds, représentant chacun une position sur le plan de travail. Une collision se produit lorsque deux chariots se trouvent au même endroit simultanément. Sur le graphe, cela implique que deux chariots se trouvent simultanément sur le même noeud. L’algorithme vérifie donc que chaque noeud est uniquement occupé par un chariot en tout temps. L’algorithme a été validé par deux études de cas. La première étude a été effectuée sur un métier à tresser traditionnel, tandis que la deuxième étude a été effectuée sur un métier à tresser pour des tresses en forme de « T ».