pSeven optimise la pultrusion de composants en plastique renforcé de fibres (PRF)
Toulouse, février 2018
Les composants structurels en plastique renforcé de fibres de verre (PRF) prenant la forme de profilés complexes sont largement utilisés dans de nombreux domaines, notamment l’aérospatial et les infrastructures civiles. Pour les fabricants, il est indispensable de disposer d’une méthodologie efficace qui permet d’assurer le respect des tolérances dimensionnelles en évitant que les procédés de fabrication n’induisent des déformations. L’emploi de modèles mathématiques permet d’améliorer et d’optimiser ces procédés en identifiant en amont les risques de contraintes et de déformations résiduelles.
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Un des procédés les plus utilisés pour la production de matériaux composites polymères est la pultrusion, mot-valise formé du verbe anglais « pull » (étirer) et d’extrusion. Ce procédé de moulage en continu permet de créer des pièces en imprégnant des fibres de renfort avec une résine polymère à l’état liquide, puis à étirer ce matériau à travers une filière chauffée.
La société DATADVANCE, éditeur du logiciel pSeven, pour l’exploration d’espace de design, et l'Institut de Science et Technologie Skolkovo ont collaboré pour développer une méthode d’optimisation des paramètres caractérisant le procédé de pultrusion d’un profilé en C en plastique à renfort fibres utilisé dans la construction de ponts.
Le défi consistait à maximiser la vitesse d’étirage, augmentant ainsi les cadences de production, tout en minimisant la tendance du produit à se déformer lors du dépassement de valeurs critiques.
Un modèle mathématique du comportement du matériau a été mis en œuvre, tenant compte de la relation entre les caractéristiques thermomécaniques de la filière, la température et le degré de polymérisation, la vitesse de la réaction chimique lors de la polymérisation de la matrice thermodurcissable dans la filière, et le contact thermique et mécanique entre la matière et la filière.
Les méthodes de modélisation mises au point décrivent la distribution des champs de température, le niveau de durcissement, et les états de tension et de déformation du matériau pendant la pultrusion.
Grâce à sa démarche associant l’exploration automatisée de l’espace de conception, l’analyse de sensibilité et l’optimisation Pareto à deux critères, la plate-forme logicielle pSeven développée par DATADVANCE a aidé à identifier un ensemble de paramètres de fabrication permettant une augmentation de 18 % de la vitesse d’étirement, tout en répondant aux exigences du procédé de pultrusion et aux critères de qualité du produit fini.
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