CHAPITRE 6 ADAPTATION DE LA STRATÉGIE DE PRÉFORMAGE À LA
6.3 Mesure d’épaisseur
La principale caractérisation de la préforme était une mesure d’épaisseur sur 360° qui était réalisée en trois positions sur la largeur de la préforme, comme montré sur la Figure 6-8. Le fait d’utiliser un palpeur fixe par rapport au moule en rotation (voir sur la Figure 6-4) implique de devoir réaliser plusieurs mesures de hauteur pour en déduire l’épaisseur de préforme. Le détail des mesures et des calculs est montré sur la Figure 6-8.
Figure 6-8 : Détail des mesures et du calcul de l’épaisseur d’une préforme.
La référence (Ref) est une zone dans le moule qui ne contient jamais de renfort. Comme il peut y avoir un démontage du moule de la machine d’enroulement entre la mesure sans renfort et avec, le moule est susceptible de bouger par rapport au palpeur. Considérant que la référence ne peut bouger par rapport au moule, chaque série de mesure de hauteur (sans renfort, avec renfort) est repérée par rapport à cette zone. Pour une position donnée, la hauteur du moule (hmoule) est d’abord mesurée lorsqu’il ne contient pas de renfort ainsi que la référence (href,1). Le renfort est alors enroulé sur le moule puis une nouvelle mesure est réalisée (hpref) ainsi que la nouvelle référence (href,2). Le détail des mesures réalisées pour obtenir une épaisseur est montré dans la Figure 6-9 dans le cas d’une mesure après préformage (« appref ») en position 2.
Figure 6-9 : Courbes de hauteur et construction de la courbe d’épaisseur d’une préforme. Il faut d’abord noter que pour chaque position, les mesures sont faites sur deux tours (720°) puis moyennées après traitement pour avoir l’épaisseur de préforme sur un tour (360°). Le palpeur donnant une information de hauteur par rapport au temps, il est nécessaire de les traduire par rapport à l’angle en divisant le temps total de mesure par 720°. Différents traitements sont ensuite réalisés pour obtenir la courbe d’épaisseur finale de préforme (magenta):
- Les courbes de hauteur sont lissées.
- Le moteur qui met le moule en rotation lors de la mesure ne tourne pas à une vitesse de rotation constante. Pour limiter l’erreur induite, les courbes sont recalées au demi-tour grâce à une vidéo réalisée pour chaque mesure.
- Dans le calcul d’épaisseur, les deux courbes de référence sont soustraites. Or, la surface de référence n’est pas régulière car constituée de quatre quarts de cercle joints autour du moule. Le passage aux jonctions crée des sauts de hauteur visibles dans les courbes (bleu et verte). La hauteur des sauts n’est pas la même dans les deux mesures, si bien que la différence des deux références crée des erreurs dans la courbe finale. Pour remédier à ce problème, la moyenne de la différence des références a été calculée sur l’ensemble des points mesurées puis appliquée au calcul, quel que soit l’angle.
Le rayon du moule n’est pas régulier, surtout à l’angle 260° où il existe un creux. Ce défaut se répercute sur le renfort lors de son enroulement et son préformage, ce qui est visible sur la courbe noire. Différentes solutions ont été envisagées pour corriger ce problème mais aucune n’a été satisfaisante. Il a donc été décidé de laisser ce résultat tel quel. Le résultat est calculé sur un tour, ou 360°, en moyennant l’épaisseur obtenue aux deux tours à un angle donné. L’épaisseur est alors convertie en Vf (équation 1.2) puis les courbes aux trois étapes de la fabrication (avant préformage ou après enroulement, après préformage et après réchauffage) sont tracées ensemble, comme montré sur la Figure 6-10.
À noter qu’une zone grisée sur un tel graphique est considérée comme non exploitable car elle représente un zone de recouvrement réalisé en fin d’enroulement (5e pli) qui est difficile à corriger
lors du calcul de Vf. En effet, il existe une zone de transition lors du passage de 4 à 5 plis qui rend le calcul approximatif, comme montré sur la Figure 6-11.
Figure 6-11 : Schéma montrant les différentes zones d’empilement de couches de tissu à l’endroit du recouvrement.
Il est possible de constater sur cette figure qu’il existe plusieurs variations du nombre de plis au niveau du recouvrement. Il est d’abord difficile de repérer les frontières entre les différentes zones sur les courbes expérimentales (Figure 6-10). De plus, il existe une zone où les empilements se succèdent pour laquelle le nombre de plis exact est difficile à connaitre. Pour ces raisons, il a été considéré que la préforme était constituée de 4 plis sur les 360°, ce qui crée une erreur (chute de
Vf) sur la zone de recouvrement.
Pour finir, les courbes d’évolution du Vf exploitées dans ce document représentent les mesures en position 2, c’est-à-dire au centre de la largeur de la préforme. Pour plus de lisibilité, les mesures en positions 1 et 3 ne sont pas montrées mais il faut savoir que la préforme est généralement moins épaisse aux bords qu’au centre. Ceci vient de l’enroulement pendant lequel la tension n’était pas parfaitement répartie sur la largeur, ce qui impactait l’épaisseur sur toutes les étapes suivantes. À noter que l’erreur de mesure a été analysée dans l’annexe C. Pour une mesure à Vf = 58 %, l’amplitude de l’erreur est 0,1 % de Vf (c’est à dire relative). Seule l’erreur due au palpeur est prise en compte dans ce calcul. Il n’a pas été tenu compte des erreurs dues aux manipulations (déformation du moule pendant le chauffage et la manipulation, déplacement de la surface de référence par rapport au moule, déplacement du palpeur par rapport à l’axe du moule) qui sont difficilement mesurables. Une attention particulière a toutefois été portée pour les éviter.
N.B. : Parler d’erreur par rapport à une valeur cible en Vf porte souvent à confusion car cette
dernière est exprimée en pourcentage, de même que l’erreur. Par exemple, si la valeur cible est de 60 % et que la valeur obtenue est de 54 %, il est possible de dire que l’erreur absolue est de 10 % ou que l’erreur relative est de 6 % de Vf. La dernière façon est la plus souvent employée dans
l’analyse suivante.