William Han, par sranc

Soutenance de thèse de William HAN

Institut Clément Ader-Albi

Génie mécanique, mécanique des matériaux

sur "Mise en œuvre de composites par injection de résine thermoplastique réactive dans une préforme
fibreuse"

mardi 17 mai 2022 à 10h00

à IMT Mines Albi en Amphithéâtre d'honneur

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Composition du jury

• M. Fabrice SCHMIDT : IMT Mines Albi Directeur de thèse
• M. Arthur CANTAREL : IUT de Tarbes Co-directeur de thèse
• M. Quentin GOVIGNON : IMT Mines Albi Examinateur
• M. Joël BRÉARD : Université de Caen Normandie Rapporteur
• Mme France CHABERT : Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes Examinatrice
• M. Conchúr Ó BRÁDAIGH : University of Edinburgh Examinateur
• M. Gilles AUSIAS : Université Bretagne Sud Rapporteur
• M. Philippe OLIVIER : Institut Universitaire de Technologie en Génie Mécanique et Productique de Toulouse Examinateur

Résumé

L’utilisation de systèmes réactifs permettant la synthèse in-situ du polyamide 6 (PA6) à base d’ε-caprolactame est une voie prometteuse pour la fabrication de pièces composites à matrices thermoplastiques par des procédés voie liquide (LCM) grâce à leur faible viscosité initiale.
Cependant, il a été montré à certaines températures que la cristallisation du PA6 se déroule simultanément avec sa polymérisation. Dans ces conditions, la cristallisation du PA6 dépend alors de sa cinétique de polymérisation. D’une part, ces phénomènes influent sur la viscosité, la température et la répartition entre les phases non polymérisée, amorphe et cristalline du système réactif durant le procédé. D’autre part, l’écoulement est rendu complexe par la présence de deux échelles de pores dans une préforme fibreuse. Ainsi, le couplage de ces écoulements avec la cinétique de synthèse du PA6 va influencer l’homogénéité et la qualité des pièces fabriquées avec ces procédés. De manière à comprendre et à prédire ces phénomènes et leur effet sur la qualité de fabrication des composites, un modèle prenant en compte l’influence de la réactivité de la résine sur les écoulements dans la préforme a été développé. Une simulation numérique du procédé basée sur la méthode des volumes
finis (FVM) et la résolution de l’équation de Brinkman en milieu fibreux est proposée. Elle inclut un nouveau modèle de couplage de polymérisation-cristallisation du PA6 qui a été développé afin de permettre la simulation de ces phénomènes dans des géométries 3D. Les avantages de ce modèle sont présentés par comparaison avec des modèles existants. Un modèle prenant en compte l’influence de ces phénomènes sur la viscosité a aussi été élaboré en se basant sur des essais rhéologiques. Les résultats de la simulation du procédé d’injection de thermoplastiques réactifs dans une préforme fibreuse sont comparés aux observations expérimentales obtenues à l’aide d’un pilote d’injection.

Mots clés

couplage polymérisation/cristallisation,modélisation rhéocinétique,simulation écoulement double-échelle réactif anisotherme,procédé voies liquide.