Développement et analyse du procédé d'injection flexible pour la mise en forme de pièces composites fortement courbées

Les polymères thermodurcissables renforcés par des fibres continues possèdent un potentiel unanimement reconnu pour la conception de pièces structurales à haute performance. Au cours des dernières décennies, ces matériaux composites ont notamment avantageusement remplacé les métaux et alliages dans de nombreuses applications aéronautiques. L'utilisation de tels composites reste en revanche limitée dans le secteur automobile. Les procédés de mise en forme usuels nécessitent des temps de cycle relativement longs qui sont en effet incompatibles avec la production en grande série. L'injection flexible est une nouvelle méthode de mise en forme par injection sur renfort. Ce procédé vise principalement à abaisser le temps de fabrication pour augmenter les cadences de production. Le principe de fonctionnement repose sur l'utilisation d'un outillage dont la géométrie varie au cours du cycle de fabrication. Le procédé fait ainsi intervenir une membrane flexible et un fluide de compaction permettant d'imposer une déformation contrôlée à une des deux parois du moule. L'injection flexible est développée à l'École Polytechnique de Montréal depuis 2003 au sein de la Chaire sur les Composites à Haute Performance. Les travaux déjà réalisés ont démontré le potentiel du procédé en termes de gain de temps et de qualité d'imprégnation pour des géométries simples. Le présent travail de thèse vise à poursuivre le développement en étudiant le cas particulier d'une géométrie fortement courbée. L'objectif général est d'identifier les paramètres de fabrication importants afin de formuler des recommandations pour l'application future du procédé à des pièces réelles. Le projet a été réalisé en trois étapes principales décrites ci-après. Dans un premier temps, un montage expérimental a été mis au point pour fabriquer un panneau rectangulaire en forme de marche d'escalier. Cette étape a notamment nécessité la sélection d'une membrane flexible ainsi que d'une stratégie d'étanchéité adéquate. Par ailleurs, une procédure de préformage utilisant un agent liant thermodurcissable a été développée pour préparer des préformes fibreuses permettant l'implémentation du procédé à la forme géométrique considérée.