Tressage automatisé de pièces complexes avec solution inverse itérative asservie en angle

Le tressage est un procédé de préformage textile utilisé dans l'industrie aéronautique. Les bobines disposées sur la piste circulaire de la tresseuse tournent en directions opposées tandis qu'au centre de la tresseuse, le mandrin représentant la contre-forme de la pièce à fabriquer, avance. Le mouvement conjugué du mandrin et des bobines permet aux fils de former une tresse autour du mandrin. Le procédé est automatisé donc répétable et la déposition de dizaines, voire de centaines de fils simultanément lui confère une excellente productivité. Le textile tressé dispose aussi d'une excellente résistance à l'impact. Les caractéristiques mécaniques sont dépendantes de l'angle de tressage formé par les fils. La connaissance du comportement du tressage et, plus particulièrement du lien entre la vitesse d'avance du mandrin et angle de tressage est limité dans la littérature. Les travaux présentés dans ce mémoire visent à modéliser ce lien et à réaliser l'implémentation dans un laboratoire recherche. De nombreux travaux disponibles dans la littérature ont cherché à établir le lien entre l'angle de tressage et la vitesse d'avance du mandrin. Pour les mandrins circulaires, des relations analytiques existent. Pour les mandrins complexes, des modèles ont été publiés mais sont limités soit par leur précision, soit par leur temps de mise en œuvre. L'objectif principal est de développer une nouvelle approche pour résoudre le problème inverse de prédiction des paramètres de fabrication fonction l'angle de tressage désiré en ayant une meilleure précision tout en limitant le temps de mise en œuvre. Le second objectif est de développer et d'implémenter, chez le partenaire industriel, le post- processeur permettant de faire le lien entre le modèle informatique et l'outil réel de production. Grâce à cela, les essais de tressages ont pu être réalisés afin de valider la modélisation. Les résultats montrent la validité de l'approche. En effet, l'erreur entre l'angle de tressage cible et celui mesuré est limité à 0.87° sur l'ensemble des mesures effectuées alors que la référence de qualité est généralement fixée à 1° dans l'industrie.

Abstract

Braiding is a textile preforming process used in the aeronautical industry. Carriers arranged on the circular track of the braiding machine rotate in opposite directions while in the braiding machine center, the mandrel representing the counterpart of the part to be manufactured advances. The combined movement of the mandrel and the carriers allows the yarns to be braided over the mandrel. The process is automated and therefore repeatable, and the deposition of tens or even hundreds of yarns simultaneously gives excellent productivity. The braided textile also has excellent impact resistance. The mechanical properties of the braided parts are function of the braiding angle formed by the yarns. The knowledge of the braiding behaviour and the link between the take-off speed and braiding angle is sparse in the literature. The work presented in this thesis aims to model this link and to implement it in a research laboratory context. Numerous researches available in the literature have tried to model the link between the braiding angle and the take-off speed of the mandrel. For circular mandrels, analytical relationships exist. For complex mandrels though, models have been published but they have limitations either in accuracy or in processing time. The primary objective is to develop a new approach to solve the inverse problem which aims at identifying the manufacturing parameters that result in the targeted braiding angle with better accuracy while reducing the processing time. The second objective is to develop and implement, at the industrial partner's lab, the post-processor enabling the link between the computer model and the production tool. Thanks to this, the experiments can be carried out in order to validate the model. The results show the validity of the approach and the error between the targeted braiding angle and the measured angle limited to 0.87° on all the measurements carried out while the quality threshold is generally set at 1° in the industry.