Composition du jury

• M. Fabrice SCHMIDT : IMT Mines Albi - Directeur de thèse
• M. Steven LE CORRE : Université de Nantes
• Mme Emanuelle VIDAL-SALLE : INSA Lyon
• M. Denis MAILLET : ENSEM INPL Université de Lorraine - Examinateur
• Mme Mylène LAGARDÈRE : IMT Lille Douai - Examinatrice
• M. Olivier DE ALMEIDA : IMT Mines Albi - Co-directeur dethèse

Résumé

Une des voies prometteuses pour la fabrication de produits pré-imprégnés composites à matrice thermoplastique est l'imprégnation de renforts fibreux par immersion dans une suspension de poudre de thermoplastique en phase aqueuse. Dans ce procédé, après immersion du renfort dans le bain d'imprégnation, le produit est conditionné thermiquement afin d’évaporer la phase aqueuse puis fondre la matrice thermoplastique, puis conformé par calandrage. En vue d’optimiser les pré-imprégnés pour une consolidation finale hors autoclave, l'IRT St Exupéry (IRT) s'est doté d'une ligne pré-industrielle d'imprégnation en phase aqueuse équipée de modules de chauffage infrarouge (IR). Ces travaux de thèse visent ainsi à maîtriser l'influence des paramètres de fabrication des pré-imprégnés composites C/PEKK par le développement d’une modélisation et d’une simulation des opérations de chauffage de nappes unidirectionnelles imprégnés en phase aqueuse. La première partie de l’étude s’est focalisée sur l’étude et la modélisation du four IR. Afin de comprendre le fonctionnement du four IR et l’influence des paramètres procédé sur son fonctionnement, une campagne expérimentale a été menée à l’aide d’une plaque instrumentée au propriétés thermo-physiques et optiques connues. Les sources radiatives du four, à savoir les lampes IR dotées d’un réflecteur céramique, ont alors été étudiées expérimentalement et modélisées en utilisant une approche d’identification inverse. À l’aide de ces résultats, une modélisation du four IR a pu être établie et les résultats numériques confrontés aux essais expérimentaux. La seconde partie des travaux a porté sur l’étude du pré-imprégné aux différents stades du chauffage. Une campagne de fabrication sur la ligne d’imprégnation a permis d’obtenir des données expérimentales permettant de relier les paramètres procédés de fabrication à la température du produit au cours du chauffage. Des échantillons prélevés en différents points de la ligne ont ensuite été caractérisés afin d’identifier la microstructure et les propriétés optiques des produits pré-imprégnés. Cette analyse microstructurale a ensuite été utilisée pour proposer une modélisation des propriétés thermo-physiques : la densité, la capacité thermique et la conductivité thermique. L’ensemble des informations recueillies a finalement permis de construire un modèle préliminaire du chauffage du pré-imprégné lors de la fabrication de pré-imprégnés par voie aqueuse.
 

Mots clés

Transfert de chaleur, Transferts radiatifs, Modelisation, Thermoplastique, Composite.