Cadre général de l'activité
Modélisation des procédés
Tous les procédés étudiés visent à réduire les coûts (procédés hors autoclaves), à permettre une conception optimisée (placement robotisé, soudage notamment) et à produire en haute cadence (estampage de pré-imprégnés thermoplastique et de semi-imprégnés, injection RTM haute pression).
Plusieurs échelles peuvent être modélisées (à l’échelle micro de la fibre, à l’échelle méso du centimètre, et à l’échelle macro du mètre) et différentes physiques simultanément (mécanique, thermique, fluidique, et chimie).
Modèles robustes des process de fabrication, objets d’attention croissante des praticiens industriels et des chercheurs
Les industriels ont besoin de disposer d’outils numériques et analytiques capables de prédire les performances des process de fabrication afin de concevoir simultanément le futur produit et son processus d’industrialisation dans le concept plus général du « Virtual Manufacturing ». Il s’agit donc de mettre en place des méthodes et des outils intégrant les contraintes métier et s’appuyant sur une approche scientifiquement formalisée pour élaborer, analyser et optimiser des démarches de fabrication efficaces, tant pour le processus (enchaînement des tâches) que pour le procédé, et ce en intégrant leurs interactions avec le produit.
Compétences spécifiques dans le domaine des EMR
Matériaux composites et procédés pour les pales d’hydroliennes ou d’éoliennes:
Le laboratoire dispose de trois compétences complémentaires permettant d’optimiser les procédés de fabrication des composites, notamment via l’équipe PMM :
- Analyse et compréhension physique fine des phénomènes mis en jeu lors de l’étape de fabrication des composites
- Sur cette base, développement de modèles numériques multi-physiques (chimie / thermique / écoulement) décrivant la dynamique de l’imprégnation des fibres par la résine, de la polymérisation, de la réorganisation des fibres.
- Pour une configuration donnée, des expériences spécifiques permettent de mieux comprendre la physique de l’imprégnation et de quantifier les données d’entrées des modèles : visualisation de l’écoulement sous tomographe,… Des grandeurs comme le tenseur de perméabilité du tissu de fibres, ou le coefficient de frottement entre deux trames de tissus, sont déterminées par des expérimentations spécifiques développées par le laboratoire.
Ces trois compétences complémentaires permettent de définir les paramètres influençant la qualité de fabrication et la recherche du meilleur compromis entre par exemple le comportement en fatigue (qui nécessite un taux de fibres élevé) et facilité de mise en œuvre (qui nécessite des tissus plus lâches), ainsi que le développement de gammes de fabrication permettant de limiter l’apparition de défauts comme des poches de résines, zone d’amorçage de fissures qui réduisent les propriétés mécaniques.
Les pistes d’optimisations de gammes de fabrication qui en découlent, peuvent être évaluées sur d’autres équipements du laboratoire à des échelles de l’ordre du m2.
Parmi les cas d’étude considérés, les études à grande échelle (pâles > 80m) sont traités avec une technique stochastique de réduction de modèle, avec une solution prenant en compte l’origine multi-physiques (chimie / thermique / écoulement) des phénomènes.
Moyens d'essais applicables aux EMR
Projets dans le domaine des EMR
Thèse de Kourkoutsaki, Theodosia : A Multiphysics Simulation Toolkit Developed to Address Scale-up Challenges of Out-of-Autoclave Composites Manufacturing
