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Modélisation des Procédés

Modélisation des Procédés

La production de matériaux composites necessite bien souvent des investissements lourds dans les moyens de mise en œuvre. Le développement de nouveaux procédés ou leur adaptation aux exigences de l’industrie aéronautique engendrent des coûts très élevés de mise au point.

La modélisation de ces procédés va permettre de mieux comprendre et de mettre en évidence les phénomènes physiques mis en jeux. Elle va également diminuer les coûts et le temps de developpement.

Les moyens de simulation numériques actuels permettent de simuler finement des procédés de plus en plus complexes faisant intervenir des phénomènes multiphysiques à différentes échelles. Les transferts thermiques avec changement d’état sont couplés à la mécanique des fluides (convection, advection,…) et les géometries considérées se rapprochent de plus en plus de la réalité.

DÉMARCHE et MÉTHODOLOGIE de la Modélisation des Procédés

La modélisation des procédés peut permettre de répondre à deux objectifs : tout d’abord mettre en évidence les phénomènes physiques mis en jeux et leurs différentes influences sur les résultats obtenus. Ensuite la simulation sert à optimiser le procédé afin d’améliorer la production. La modélisation commence par la détermination des lois physiques mises en jeux (mécanique des fluides, transferts thermiques, diffusion des espèces, …). Le modèle est ensuite affiné pour faire ressortir les paramètres prépondérants, le choix de l’échelle d’étude se fait a ce moment là.

Le choix d’une méthode numérique (différences finies, éléments finis, volumes finis, éléments frontière, …) est alors fait pour permettre la simulation numérique du procédé.

La réalisation de montages expérimentaux pour alimenter le modèle est quasiment incontournable. Un banc de mesure de perméabilité de renforts fibreux a, par exemple, été réalisé pour la simulation de l’infusion de résine. Les montages expérimentaux servent aussi à valider et affiner les modèles développés.

Les codes développés sont généralement implémentés dans un code existant et viennent l’enrichir.

Collaborations et diffusion

Types de projets

Le projet FUSCOMP (FUSelage COMPosite) doit permettre la fabrication d’un fuselage en matériaux composites par le procédé d’infusion. Ce projet de recherche est coordonné par le constructeur aéronautique DAHER-SOCATA, il regroupe des partenaires industriels (SICOMIN, AEROVAC), des laboratoires de recherche (LGP, ICA) et des organismes de formation (Lycée Jean Dupuy, IUT et ENIT).

Dans ce cadre, un modèle prenant en compte les spécificités de l’infusion et reposant sur une méthode originale de résolution numérique par la méthode des éléments frontière et couplé à la méthode level-set de suivi d’interface a été développé.

Compétences requises

La modélisation des procédés et leur simulation numérique nécessitent :

  • une connaissance approfondie des procédés de mise en œuvre des matériaux composites et de leurs applications ;
  • la maitrise des lois régissant la physique mise en jeux ;
  • le développement de codes de calculs spécifiques afin d’optimiser la précisions des résultats et la rapidité des calculs ;
  • la réalisation de montages expérimentaux instrumentés pour d’une part, alimenter en données physiques les modéles, et d’autre part les valider sur des cas tests.

Valorisation

Nos travaux sont principalement valorisés par leur présentation lors de congrés ou par la publication d’articles dans des revues internationales spécialisées.

  • R. Gantois, A. Cantarel, J.-N. Félices, F. Schmidt
    Numerical simulation of Resin Transfer Molding using BEM and Level Set method.
    International Journal of Material Forming, Vol. 3 Suppl 1:635– 638, 2010
  • R. Gantois, A. Cantarel, J.-N. Félices, N. Pirc, F. Schmidt
    BEM Simulation Of 3D Updated Resin Front For LCM Processes
    Key Engineering Materials Vol. 446 pp 131-136, 2010 - Trans Tech Publications, Switzerland

Partenaires et secteurs d’activités

Deux types de partenaires sont actuellement associés à nos travaux : tout d’abord des partenaires académiques comme le LGP de l’ENIT ou l’équipe de l’école des mines d’Albi, et des partenaires tournés vers le transferts de technologies comme le CRCC de Tarbes.

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