Etude de la matrice polyester insaturé dans un composite SMC en vue de l’optimisation du procédé

Statut: 
En cours
Contact: 
Abbas TCHARKHTCHI

Résumé
Le procédé de mise en forme des pièces en composites thermodurcissable SMC est un procédé réactif. Dans ce type de procédé, la synthèse de la matrice et la fabrication de la pièce se réalisent simultanément lors de l’opération de compression. La réaction chimique entre les composants entraîne une augmentation substantielle de la viscosité. Lorsque la viscosité du système réactif atteint une certaine valeur (point de gel), le polymère commence à solidifier suivant une cinétique rapide rendant très difficile l’optimisation et le contrôle du procédé réactif. De plus, le nombre de paramètres influant est très important. Par conséquent, il est pratiquement très difficile d’obtenir des pièces de morphologie homogène, d’orientation des renforts contrôlée ou d’épaisseur constante. Ainsi, les propriétés mécaniques attendues de la pièce composite seront mal maîtrisées. Les dispersions sur les propriétés mécaniques deviendront trop importantes ce qui rendra très difficile toute approche de modélisation pour le dimensionnement des structures.
Cette variabilité des données d’entrée (morphologie, propriétés de la matrice, orientation des renforts etc.) fragilise fortement la robustesse de toute approche prédictive pour le dimensionnement des structures. Ce problème devient encore plus critique dans le cas de chargement de type fatigue ou crash.

Dans ce contexte, afin d’optimiser le procédé de SMC, la société AEE nous demande de réaliser une étude pour déterminer l’influence des paramètres du procédé sur la performance du produit obtenu. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de réaliser plusieurs études dans les domaines suivants :
- Chimie (mécanisme réactionnel ; modélisation de la cinétique chimique ; évolution du taux d’avancement de réaction, suivi expérimentale validation du modèle par comparaison avec les résultats expérimentaux).
- Rhéologie (modèle rhéocinétique ; influence du taux d’avancement de réaction sur la rhéologie du système réactif, analyse expérimental de l’évolution de la viscosité, validation du modèle rhéocinétique par comparaison avec les résultats expérimentaux)
- Thermique (influence de la température sur les constantes de vitesse des réactions, Influence de la température sur la viscosité ; Influence de la température sur les propriétés mécaniques de la matrice après la synthèse).
- Ecoulement (simulation de l’écoulement, orientation des fibres,…)

En conséquence, l’optimisation de ce procédé implique l’étude du trois aspects majeurs :
- La cinétique de la réticulation de la matrice polyester insaturé en mode dynamique,
- La Modélisation de l’évolution de la viscosité en fonction du temps d’avancement de la réaction et en fonction du taux de cisaillement,
- La Simulation de l’écoulement du mélange réactionnel en tenant compte des transferts thermiques.

Cette étude sera réalisée dans le cadre d'une thèse CIFRE au sein du laboratoire des Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM) à l’ENSAM de Paris. sous la direction d'Abbas Tcharkhtchi et Joseph Fitoussi.
Le début de thèse sera janvier 2017

Avec un profil en mécanique et matériau, le candidat doit :
- être un bon expérimentateur
- disposer des prérequis en science des polymères et plasturgie
- avoir des connaissances liées à l’utilisation des outils de calcul et être intéressé par la simulation