Physique du moulage des composites structuraux - Applications

La multiplicité des technologies de fabrication et des matériaux constitutifs des composites offre de nombreuses possibilités aux concepteurs, mais parallèlement elle complique le travail de sélection et de mise au point des procédés de fabrication. Le choix d’une technologie est un enjeu technico-économique qui doit s’effectuer en fonction du type et du nombre de pièces à réaliser, de la cadence de production, des investissements à prévoir… Il existe en fait beaucoup de critères à prendre en compte qui rendent la sélection du procédé adapté assez délicate. Par ailleurs, les phénomènes physiques et chimiques mis en jeu dans le cadre du moulage des composites avancés sont complexes et de surcroît couplés, ce qui ajoute un degré supplémentaire de complexité [AM 3 718]. Une fois le choix de la technologie effectué, il convient d’optimiser les paramètres de fabrication. Des essais répétés sur des prototypes permettent de préciser la valeur de ces paramètres et de déterminer la meilleure stratégie. Cette solution longue à mettre en place et à conduire jusqu’à son terme présente aussi l’inconvénient d’être coûteuse, car une modification d’un des éléments du cahier des charges peut remettre en question les choix initiaux.

Face à la complexité croissante des applications et à la réduction des temps de développement, l’empirisme doit céder la place à des méthodes qui se fondent sur une compréhension plus profonde des liens entre les paramètres de contrôle des procédés et les propriétés des matériaux mis en œuvre. Dans ce contexte, les outils de calcul décrivant la fabrication des composites en relation avec la conception des pièces deviennent des instruments nécessaires dans la chaîne de conception-fabrication et participent au développement et au déploiement des technologies et des solutions composites dans le monde industriel.

L’objet de cet article est d’appliquer certains modèles présentés dans l’article [AM 3 718] aux situations rencontrées dans les procédés de moulage des composites structuraux et qui présentent un intérêt pratique pour l’estimation de grandeurs telles que des pressions de résine, des températures et des temps caractéristiques.

Les composites structuraux désignent des polymères thermoplastiques ou thermodurcissables renforcés de fibres continues. Le moulage recouvre les technologies où les écoulements de polymère jouent un rôle essentiel dans la fabrication de la pièce.