Analyse et optimisation des transferts thermiques couples lors du moulage de materiaux composites par transfert de resine (procede rtm) : application a la piece automobile d'aspect en polyester/fibre de verre

Analysis and optimization of heat transfer in composite material molding by resin transfer (rtm process). Application on polyester/glass fiber automotive parts with high surface quality

• Auteur / Autrice : GWENAEL GUYONVARCH
• Direction : Didier Delaunay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

Le procede rtm permet la fabrication de materiaux composites par l'injection d'une resine thermodurcissable dans un moule ferme dans lequel a ete prealablement dispose un renfort fibreux. L'amelioration de la productivite et de la qualite des pieces necessite la maitrise des phenomenes thermiques. Les thematiques scientifiques abordees dans cette etude portent d'une part sur l'analyse du couplage entre les transferts thermiques et la transformation exothermique d'un materiau composite, et d'autre part sur l'optimisation thermique du procede. Tout d'abord, une modelisation faisant appel aux differences finies dans la piece et aux elements finis dans le moule est proposee. Le theoreme de superposition de duhamel est applique afin de coupler ces deux elements et de limiter les temps de calcul. Ensuite, les differents parametres intervenant dans le modele sont mesures grace a une methodologie permettant la separation des effets capacitifs, exothermiques, et conductifs. Il s'agit d'utiliser successivement la calorimetrie differentielle, la methode de plaque chaude gardee, puis des mesures en piece epaisse et des techniques d'identifications. De fortes non linearites sont ainsi mises en evidence. Puis, un moule d'essai finement instrumente est employe pour estimer les coefficients de transferts inconnus et pour pouvoir calculer certaines reponses caracteristiques. Plusieurs mesures permettent par la suite la caracterisation de l'entrefer lors des differentes phases du moulage et valident le modele sur la plus grande partie du cycle. Enfin, des methodes d'optimisation sont mises en uvre. Elles montrent qu'il est possible de respecter les conditions thermiques requises pour obtenir un bon aspect de surface des pieces moulees. La prise en compte de la boucle de regulation demontre la faisabilite et la robustesse de la solution