Thèse soutenue

Vers l'utilisation de la modélisation de substitution pour le calibrage des paramètres du modèle dans la simulation du processus de moulage par injection
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Auteur / Autrice : Sandra Saad
Direction : Amine AmmarGilles Régnier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Procédés de fabrication - Génie mécanique
Date : Soutenance le 18/11/2022
Etablissement(s) : Paris, HESAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire LAMPA (Laboratoire Arts et Métiers ParisTech d’Angers) - Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et InnovAtion
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
Jury : Président / Présidente : Nadia El Kissi
Examinateurs / Examinatrices : Amine Ammar, Gilles Régnier, Elias Cueto, Rudy Valette, Jan-Martin KAISER, Camilo Andrés Cruz Bernal
Rapporteurs / Rapporteuses : Elias Cueto, Rudy Valette

Résumé

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Les coûts de calcul des simulations de moulage par injection ont augmenté au cours des dernières années en raison de la complexité accrue des modèles intégrés. Ceci est particulièrement problématique dans le cas de l'utilisation de tels modèles de simulation pour des routines d'optimisation ou des analyses de sensibilité. Une façon de surmonter ce problème est de disposer d'un modèle de substitution, également connu sous le nom de méta-modèle, de ces simulations haute-fidélité, ce qui permet d'effectuer ces types d'analyses à moindre coût. Ces modèles de substitution peuvent jouer un rôle important dans le cas du moulage par injection de polymères semi-cristallins pour modéliser le processus de cristallisation induit par l'écoulement. À ce jour, la plupart des logiciels commerciaux ne prennent pas explicitement en compte la cristallisation des polymères, ce qui entraîne diverses erreurs dans les prédictions de remplissage ainsi que dans le calcul du gauchissement et du rétrécissement. Ceci est principalement dû à la complexité commune des modèles utilisés pour décrire la cristallisation et au processus difficile d'identification des paramètres des modèles respectifs dans des conditions de moulage par injection. Pour combler cette lacune, dans cette thèse, la faisabilité de l'utilisation de la modélisation de substitution pour identifier les paramètres de modélisation est d'abord étudiée. Ceci est ensuite suivi par la mise en œuvre d'un modèle de cristallisation thermo-mécanique afin de décrire la cristallisation induite par l'écoulement et la cristallisation quiescente d'un matériau thermoplastique semi-cristallin non renforcé pendant le moulage par injection. Le modèle de cristallisation est défini parallèlement aux modèles de viscosité, de PVT et de solidification dépendant de la cristallisation dans le logiciel commercial Autodesk Moldflow Insight 2021 en utilisant la fonction Solver API. Les paramètres du modèle sont identifiés à l'aide d'un schéma de calibrage qui utilise trois modèles de substitution représentant les résultats de pression simulés pour effectuer une optimisation multi-objectifs. Les prédictions de remplissage ainsi que les champs de pression calculés sont présentés en utilisant les paramètres du modèle calibré en comparaison avec ceux mesurés pendant le moulage par injection réel d'une pièce en polyoxyméthylène avec différentes conditions de processus. Les résultats montrent des améliorations majeures dans les prédictions des signaux de pression ainsi que dans l'état de remplissage des pièces produites et les épaisseurs estimées de la couche de peau formée dans des conditions de cisaillement élevé. De plus, les modèles calibrés sont testés en utilisant différentes géométries de moules pour évaluer leurs performances.