Fabrications avec préformage

Une série de fabrications a été réalisée en ajoutant une étape de préformage et en gardant les mêmes matériaux que dans le plan d’expériences précédent. L’objectif est de valider que cette étape permet d’améliorer le schéma de remplissage. Il a aussi été décidé de valider les observations réalisées par Causse (2011) sur l’effet du préformage sur le comportement en compaction du renfort (montré sur la Figure 1-14), cette fois à des Vf de préformage (Vf,p) plus élevés.

2.4.1 Technique de préformage

Dans cette étude, un préformage par pulvérisation a été utilisé. Cette technique consiste à appliquer un tackifiant liquide sur les deux côtés de chaque couche de la préforme à l’aide d’un pistolet à peinture. Le tackifiant était la même résine utilisée pour la fabrication. Sa quantité totale représentait environ 1 % de la masse des fibres et il était appliqué sur chaque face de chaque pli. La préforme était alors compactée entre deux plaques rigides dont l’espacement était contrôlé. Ces plaques étaient finalement chauffées pour polymériser le tackifiant.

2.4.2 Caractérisation de l’effet du préformage sur la courbe de compaction

Une étude complète a été menée avec le renfort de verre utilisé lors des précédents plans d’expériences. Le comportement en compaction du renfort non préformé et préformé à différents

Vf,p a été étudié d’abord dans une machine d’essai, puis dans des conditions de fabrication réelles.

2.4.2.1 Caractérisation dans une machine d’essais

Cette étude a été réalisée sur une machine de traction-compression INSTRON équipée de plateaux de compression parallèles. Trois types de préforme ont été fabriquées à différents Vf,p. Des échantillons de 50 mm x 50 mm ont été découpés dans chacune d’elle et leur réponse en compaction-relaxation a été caractérisée. Le but est d’obtenir la courbe de compaction de la préforme relaxée à un temps correspondant au temps de solidification de la résine car c’est le moment à partir duquel aucun changement de l’équilibre de consolidation n’est possible. Pour obtenir cette courbe, l’essai suivant est réalisé :

1. Compaction à 10 mm/min jusqu’à l’épaisseur correspondant au Vf de l’essai. 2. Maintien de cette épaisseur pendant 30 minutes.

3. Décompaction à 10 mm/min.

Pour cet essai, la valeur retenue est la pression après un temps de relaxation égal au temps de solidification de la résine à la température de fabrication. Cette valeur a été caractérisée dans une étude précédente. Cet essai est répété trois fois (avec un nouvel échantillon à chaque fois) pour un

Vf d’essai donné afin d’obtenir des valeurs statistiquement représentatives, donnant ainsi un point avec ses écarts type comme montré sur la Figure 2-11. La courbe de compaction relaxée est finalement construite en interpolant les points précédemment obtenus avec une loi de puissance (voir équation 1.7). Cette courbe est à différencier d’une courbe de compaction obtenue en une seule compaction dynamique sur un renfort, elle est identifiée comme « relaxée » car elle est construite à partir de données mesurées après relaxation du renfort.

Figure 2-11 : Courbe de compaction relaxée du renfort non préformé.

2.4.2.2 Résultats

La série d’essais décrite précédemment pour obtenir une courbe de compaction relaxée a été réalisée sur le renfort non préformé, puis sur le même renfort préformé à un Vf,p de 61, 65 et 70 %. Les courbes interpolées sont superposées sur la Figure 2-12, les points expérimentaux ont été retirés pour des raisons de lisibilité.

Figure 2-12 : Courbes de compaction relaxées du renfort non préformé et préformé à différents

Vf,p.

Tout d’abord, ce résultat permet de valider la conclusion préliminaire de Causse (2011) : le préformage décale la courbe de compaction vers la droite, et plus Vf,p augmente, plus le décalage est important. De plus, la courbe de compaction du renfort préformé coupe celle du renfort non préformé proche de Vf,p. Ce résultat est très intéressant car il montre qu’il est possible de moduler le comportement en compaction pour adapter la réponse du renfort en fonction du Vf souhaité lors de la fabrication. À priori, il est préférable de fabriquer à des Vf inférieurs à Vf,p car, dans ce cas-là,

Pr est augmentée par rapport au cas du tissu non préformé.

2.4.3 Caractérisation dans le moule de fabrication

Le comportement en compaction d’un renfort n’est pas le même dans une machine de compaction et dans le moule de fabrication. La température et la lubrification du renfort par la résine sont en effet susceptibles de modifier la courbe de compaction d’une manière encore inconnue. Pour ces raisons, des essais de fabrication ont été réalisés avec le même préformage que précédemment réalisé afin de mesurer le comportement de la préforme en situation réelle.

2.4.3.1 Description des essais

Pour chaque fabrication, la Pr est déterminé au temps de solidification de la résine (Figure 2-3). Connaissant Pc, il est alors possible de calculer 𝜎_𝑓 par la loi de Terzaghi (équation 1.3). Une courbe de compaction a été obtenue pour le renfort non préformé en réutilisant les résultats du plan d’expériences sans préformage (avec les fabrications à Pc = 600 kPa et Pv = -95 kPa). Les valeurs obtenues avec différents renforts préformés sont alors comparées à cette courbe. Les fabrications réalisées pour cette étude sont détaillées dans le Tableau 2-3. Pc et Pv étaient les mêmes que celles ayant servi au tracé de la courbe sans préformage.

Tableau 2-3 : Fabrications réalisées pour la comparaison du comportement en compaction avec et sans préformage dans le moule.

Nom pièce Vf,p (%) Vf (%) P3_60_61_6_95 61 60 P3_60_61_6_95_2 61 60 P3_62_65_6_95 65 62 P3_66_70_6_95 70 66 2.4.3.2 Résultats

La Figure 2-13 montre les résultats obtenus pour les fabrications avec préformage, qui sont comparés avec le comportement en compaction du renfort non préformé dans le moule. Ces fabrications étant réalisées à un Vf inférieur à Vf,p, les points doivent être en-dessous de la courbe sans préformage pour confirmer la modification du comportement en compaction observée avec la machine d’essai. Il est possible de voir en Figure 2-13 que c’est bien le cas. L’effet positif du préformage est donc validé dans différentes situations de fabrication. En diminuant 𝜎_𝑓 à Vf donné, le préformage a permis d’augmenter la Pr pour Pc fixé.

Figure 2-13 : Comparaison du comportement en compaction du renfort préformé et non préformé dans le moule.

2.5 Caractérisation de l’effet du préformage sur le schéma de