Description des étapes de la fabrication et de la caractérisation d’une préforme

Les étapes de la fabrication et de la caractérisation d’une préforme sont décrites dans cette section par ordre chronologique. À titre d’information, environ cinq jours consécutifs étaient nécessaires à la réalisation d’un essai.

1. Préparation de surface du moule et de la membrane (scellant + démoulant)

Le moule et la membrane étaient traités avec 2 couches de scellant (Chemlease 15, Chem-Trend) espacées de 30 minutes. Après 1h de séchage, 4 couches de démoulant (Chemlease 70-90, Chem- Trend) étaient appliquées sur le moule et (McLube 1711L, McLube) sur la membrane, espacées de 15 minutes.

2. Mesure de hauteur du moule (hmoule) Voir section 6.3.

3. Enroulement + pulvérisation (pendant ou après selon le type de pulvérisation)

La pulvérisation du tackifiant sur le renfort était réalisée avec un pistolet à peinture. Le débit était limité grâce aux réglages du pistolet de sorte à éviter les projections en dehors du renfort. Pour cela, avant chaque enroulement, le robinet de débit était fermé (pas de pulvérisation possible) puis progressivement ouvert jusqu’à avoir une qualité de pulvérisation satisfaisante. Le contrôle de la quantité projetée était réalisé en pesant le pistolet. La masse de tackifiant était en effet contrôlée par zone en utilisant les traceurs de fibres de verre perpendiculaires à la direction d’enroulement sur le renfort. Un tableur était préparé au préalable et permettait de contrôler la quantité projetée et d’enregistrer les valeurs de pesée du pistolet. Pour un préformage type « coque » (tackifiant réparti sur le 4e tour seulement), la pulvérisation avait lieu en fin d’enroulement. Pour un préformage type

« continu », elle avait lieu pendant toute la durée de l’enroulement. Si cette dernière solution est plus longue à réaliser, la pulvérisation permet d’assurer une meilleure répartition du tackifiant à travers l’épaisseur de la préforme. La masse de tackifiant à pulvériser était calculée en utilisant la même méthode que dans le Chapitre 5, le détail des calculs est donné en annexe D. Pour finir, une colle d’enroulement en spray a été utilisée sur le premier et le dernier 1/8e _{de tour pour éviter tout}

glissement du renfort. À noter que la pulvérisation était réalisée juste après le mouillage du renfort. En effet, l’eau était appliquée sur la bobine alors que le tackifiant était pulvérisé sur le brin tendu. L’inverse n’a pas été essayé.

4. Préformage local

La quantité surfacique de tackifiant à l’endroit du préformage local était la même que sur le reste de la préforme. Les plaques chauffantes étaient installées juste avant l’endroit de la découpe puis le clamp était posé et serré par-dessus. L’ensemble était chauffé à 180 °C puis un maintien minimum de 2h à cette température état respecté, comme montré sur la Figure 6-12.

Figure 6-12 : Courbe de température appliquée au renfort pour la cuisson locale.

À noter que la rampe de chauffage à 180 °C n'était pas directe du fait que le renfort était mouillé. Ainsi, la température stagnait autour de 100 °C à cause de l’ébullition de l’eau pendant 30 à 40 minutes puis remontait par après. Une rampe par pallier était réalisée pour ne pas risquer de griller

les plaques de chauffage. La tension d’enroulement était retirée une fois le clamp serré mais la découpe du bout de la préforme avait lieu une fois l’ensemble refroidi et le clamp retiré.

5. Mesure de hauteur de la préforme (hpref) avant préformage (« avpref »)

La mesure détaillée dans la section 6.3 était réalisée après découpe et avant assemblage du moule.

6. Compaction/cuisson de la préforme

Le moule était d’abord sorti de la machine d’enroulement, assemblé avec le contre-moule et la membrane puis installé dans la structure chauffante. Des tests d’étanchéité étaient réalisés puis le chauffage était lancé en même temps que la pression d’air était appliquée dans la cavité de compaction et la pression de vide dans la cavité pièce. Les différentes pressions et températures étaient enregistrées pendant cette étape, un exemple de relevé est montré sur la Figure 6-13. À noter que le tackifiant était polymérisé à 160 °C, les durées de chauffage ont été calculées grâce au modèle cinétique de la résine avec l’objectif d’amener le tackifiant à un degré de polymérisation de 95 %. Ce critère a été déterminé selon l’hypothèse que le tackifiant doit être le plus polymérisé possible pour maximiser la tenue du préformage.

Figure 6-13 : Cycle de température et de pression appliqué pendant la compaction/cuisson de la préforme.

La pression tracée correspond à celle appliquée sur le renfort, c’est-à-dire qu’elle correspond à la somme de la pression de compaction et de vide. À noter que, comme dans la cuisson locale, l’ébullition de l’eau dans la préforme avait tendance à ralentir le chauffage. En effet, un plateau à 100 °C visible entre 1h30 et 2h témoigne de ce phénomène. Dans ce cas, la consigne de chauffage n’était pas modifiée en conséquence. Avant de passer à l’étape suivante, un refroidissement complet sous pression avait lieu.

7. Mesure de hauteur de la préforme (hpref) après préformage (« appref »)

Pour cette étape, le moule était démonté pour enlever le contre-moule et la membrane puis installé sur la machine d’enroulement pour réaliser une mesure détaillée dans la section 6.3.

8. Réchauffage

Cette étape visait à caractériser la décompaction de la préforme lorsqu’elle est soumise à de hautes températures. Elle simule ainsi l’étape précédant l’injection de la résine où la préforme est dans un moule chaud sans aucune contrainte. Le moule était à nouveau sorti de la machine d’enroulement, assemblé avec le contre-moule et la membrane et monté dans la structure chauffante. Les conditions de températures et de pression imposées lors de cette étape sont montrées sur la Figure 6-14.

Une pression de compaction et de vide étaient appliquées sur la préforme pendant la montée en température, puis enlevée une fois arrivé à 160 °C. Le chauffage était alors maintenu pendant 10 minutes puis éteint à son tour. Comme pour le chauffage, un refroidissement complet était attendu pour passer à l’étape suivante. Il aurait bien entendu été plus représentatif de pouvoir réaliser la mesure d’épaisseur à 160 °C, mais l’opération aurait été difficile et dangereuse. En effet, le temps passé par la préforme sans contrainte à haute température est en général très court en fabrication réelle, de l’ordre de la minute. Cependant, il a été montré dans le Chapitre 5 que la décompaction à sec et à chaud était quasi-instantanée dans le cas plan avec ce même renfort. Ceci amène à penser que la décompaction mesurée dans l’étude du carter ½ était réellement celle qui arriverait en situation réelle. Il faudrait toutefois valider que les conclusions énoncées dans le cas plan sont valables dans un cas sous tension et multi-pli.

9. Mesure de hauteur de la préforme (hpref) après réchauffage (« aprech ») Cette étape est identique à l’étape 7.

10. Démoulage

Une fois la dernière mesure effectuée, la préforme était démoulée après avoir enlevé le moule de la machine d’enroulement. Dans le cas d’une pulvérisation continue, les 4 plis se tenaient entre eux et facilitaient la manipulation de la préforme (voir sur la Figure 6-15). C’était moins vrai dans le cas d’une pulvérisation coque car les plis internes ne tenaient pas forcément entre eux. De plus, il pouvait exister un espace entre le moule et la préforme dû au fait que le moule se dilatait pendant le réchauffage et que la préforme n’était pas contrainte pendant le refroidissement. En effet, cet espace n’était pas présent après l’étape de cuisson car la préforme était contrainte pendant le refroidissement. Si cet espace facilitait le démoulage, il venait aussi fausser la mesure d’épaisseur faite au palpeur après réchauffage. Il était alors nécessaire de mesurer la préforme à nouveau après démoulage avec un micromètre d’épaisseur.

Figure 6-15 : Préforme démoulée.

11. Mesure de l’épaisseur de la préforme au micromètre

Comme pour la mesure au palpeur, 3 positions de mesure étaient prises sur la largeur et ce, tous les 1/8 de tour. Cette mesure était répétée deux fois immédiatement après démoulage puis moyennée. À noter que cette mesure n’a pas pu être réalisée dans certains cas car la préforme a été détériorée au démoulage. Toutefois, dans ces cas, la mesure au palpeur n’était pas faussée car il n’existait pas d’espace entre la préforme et le moule.

12. Nettoyage du moule

Le moule était nettoyé à l’acétone avant de recommencer une fabrication.

6.5 Description du plan d’expériences