Thèse soutenue

Méthodologie de conception thermique d’outillage : application aux composites hautes performances
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Auteur / Autrice : Enrique Reyes Rodriguez
Direction : Vincent SobotkaJean-Luc BailleulNadine Allanic
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Energétique, thermique, combustion
Date : Soutenance le 20/10/2022
Etablissement(s) : Nantes Université
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Thermique et Energie de Nantes
Jury : Président / Présidente : Muriel Carin
Examinateurs / Examinatrices : Arthur Cantarel, Alban Agazzi
Rapporteurs / Rapporteuses : Chung Hae Park, Sylvain Drapier

Mots clés

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Résumé

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La maîtrise de transferts thermiques joue un rôle clé dans la mise en forme des matériaux composites à résine polymère « haute performance », notamment dans la fabrication des pièces multi-matériaux (composite-polymer-métal), laquelle possède des applications avantageuses dans l’industrie aéronautique et automobile. Dans ce procédés multi-étapes, l’interaction des différents matériaux, mais également la complexité de la géométrie pu engendrer des différences de température qui sont à l’origine des plusieurs défauts dans la pièce, comme la délamination ou bien le flambement de fibres. Au cours des années, diverses méthodologies de conception thermique dans la mise en forme de polymères ont été proposées, cependant ces méthodologies sont focalisées dans une seule étape du procédé ou appliquées aux procédés mono matériaux. Ainsi, cette thèse propose une méthodologie de conception thermique prenant en compte toutes les étapes de fabrication d’une pièce multi-matériaux. Pour cela, le procédé d’estampage avec surmoulage d’insert métallique est choisi comme cas d’étude. Ce procédé est représenté en 4 étapes principales : préchauffage, transfert, estampage et surmoulage. Les variables thermiques à optimiser, comme par exemple le flux de chaleur à imposer pendant le préchauffage, sont considérées variables dans le temps et dans l’espace. L’intégration d’un critère d’optimisation basé sur l’adhésion à l’interface des polymères est également explorée. Pour la mise en œuvre de la méthodologie, un code d’optimisation basé en gradient est développée, et appliqué à un cas d’étude 2D représentatif d‘une problématique industrielle. Ensuite, une validation expérimentale de l’approche méthodologique est réalisée. Un bac d’essai conçu pour le soudage des éprouvettes composites est utilisé à cet effet. Finalement, la réalisation d’une campagne expérimentale à l’IRT Jules Verne ayant pour but l’obtention d’un profil thermique plus homogène dans la pièce au final de chacune des étapes de fabrication est abordée pour démontrer sa pertinence dans des applications industrielles.