Protocole expérimental

II.4.1.1 Présentation du banc d’essai

Le montage expérimental, dont le banc d’essai est illustré en Figure 28, est constitué d’un moule créé spécialement pour procéder à une caractérisation in situ d’une préforme pendant le remplissage du moule. A l’origine, ce banc d’essai a été mis en place au sein du laboratoire pour les besoins d’une thèse antérieure [71,72], proposant le développement d’un modèle analytique de l’interaction fluide-structure mise en jeu pendant le procédé d’infusion sous vide de type LRI.

Le support inférieur du moule, une plaque de Plexiglas^®, comporte cinq trous alignés au

centre du moule suivant la longueur, qui permettent d’insérer des capteurs de pression

(capteurs Pi, 0 ≤ i ≤ 4). Deux autres trous sont placés aux extrémités de la plaque afin

d’aménager l’entrée de l’huile et l’évacuation de l’air. La préforme, composée de plusieurs plis, dont le nombre dépend du type de renfort testé (cf. Tableau 5), est déposée sur la plaque inférieure. Un drainant très perméable est placé entre l’entrée de l’huile et la première extrémité de la préforme, afin de minimiser les pertes de charge avant que la résine n’atteigne la préforme et de permettre une répartition homogène de l’huile le long de l’extrémité de la préforme (pour s’assurer d’un écoulement rectiligne de l’huile). Un sac à vide, étendu sur la préforme, remplace le demi-moule supérieur et vient fermer l’enceinte au moyen d’un ruban adhésif inséré entre la plaque et le sac à vide, afin de créer l’étanchéité du moule. L’entrée de l’huile et l’évacuation de l’air sont respectivement reliées au pot d’huile, qui alimente le moule, et à la pompe à vide, qui permet l’extraction de l’air et la mise sous vide du moule. Des vannes, positionnées sur les tuyaux d’alimentation en huile et d’extraction de l’air, permettent de contrôler l’instant de la mise sous vide du moule lors du pré-remplissage (et donc la compression du renfort sec) et le début de la phase d’imprégnation de la préforme grâce à l’ouverture de la vanne d’alimentation en huile, une fois que la préforme est restée suffisamment longtemps comprimée pour permettre une compaction stable et homogène du renfort textile.

L’un des cinq capteurs de pression (P0) relève la pression d’entrée de l’huile dans le

moule, qui correspond à la pression du fluide impactant l’extrémité de la préforme. Les autres capteurs se positionnent à une certaine distance de l’extrémité de la préforme, à savoir :

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20 mm (P₁), 60 mm (P₂), 95 mm (P₃) et 135 mm (P₄), et mesurent la valeur de la pression du

fluide en ces emplacements. Dans leur alignement, quatre capteurs de déplacements verticaux

(H_i, 1 ≤ i ≤ 4), soutenus par une structure métallique, sont positionnés en contact normal avec

la surface supérieure de la préforme, au-dessus du sac à vide, afin de déterminer les variations de hauteur se produisant en ces points au cours du procédé.

Figure 28. Banc d’essai pour les expériences d’infusion sous vide agrémenté de capteurs de pression et

de hauteur en vue d’une caractérisation in situ du comportement du renfort.

Les pressions du fluide et déplacements verticaux de la préforme sont enregistrés et post-traités grâce à un programme LabView dédié. Ce programme s’appuie sur la mesure des

signaux des capteurs de pression P_i et de hauteurH_i, et permet de transformer pour chaque

capteur la tension d’entrée 𝑈 (en V) en une valeur associée de pression ou de déplacement, selon le type de capteur considéré.

Les deux types de capteurs mesurent des valeurs relatives et fonctionnent de manière linéaire, telle que :

Δ𝑃_{𝑓,𝑖−𝑉𝐼} =^{𝑈𝑖− 𝑔1,𝑖}

𝑔_0,𝑖 ^(13.II)

Δ𝑕_{𝑖−𝑉𝐼}=^{𝑈𝑖− 𝑑1,𝑖}

𝑑_0,𝑖 ^(14.II)

où Δ𝑃_{𝑓,𝑖−𝑉𝐼} et Δ𝑕_{𝑖−𝑉𝐼} sont respectivement les variations de pression et de hauteur mesurées en

chaque capteur P_i ouH_i lors des essais d’infusion sous vide (où les indices VIpour « Vacuum

Infusion » associent chaque grandeur mesurées à l’expérience d’infusion sous vide en opposition aux même grandeurs mesurées lors des essais de caractérisation ex situ)

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capteur, et dont les valeurs sont respectivement répertoriées dans Tableau 6 et le Tableau 7. La précision de mesure affichée pour chaque type de capteur est de l’ordre de ± 0.002 MPa pour les capteurs de pression et de ± 0.05 mm pour les capteurs de déplacements verticaux.

Tableau 6. Étalonnage des capteurs de pression.

P₀ P₁ P₂ P₃ P₄

g0 (V.bar^-1) 10.49 10.46 11.56 9.20 10.5

g₁ (V) 10.84 11.1 13.4 10.4 10.8

Tableau 7. Étalonnage des capteurs de déplacement.

H1 H2 H3 H4

d0 (V.mm^-1) 0.482 0.487 0.484 0.478

d1 (V) -5.497 -5.799 -6.565 -6.175

II.4.1.2 Plan d’expérience des essais d’infusion sous vide

Plusieurs cas de figure ont été traités, à savoir l’imprégnation des deux types de renforts par les deux huiles de viscosités différentes. Cependant, dans le cas du renfort mat, seule l’expérience d’infusion sous vide avec l’huile de viscosité moyenne est exploitée par la suite, car celle réalisée avec l’huile de faible viscosité présente un temps de remplissage tellement court que les données recueillies en termes de hauteur du renfort et de pression du fluide sont peu significatives et donc inexploitables. Ainsi, le Tableau 8 expose les caractéristiques principales des expériences d’infusion sous vide réalisées dans le cadre de cette étude et qui seront par la suite analysées (la pression extérieure de compaction

considérée 𝑃_𝑒𝑥𝑡, la viscosité de l’huile µ et le temps de remplissage 𝑡_{𝑖𝑛𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛}).

Tableau 8. Caractéristiques des expériences d’infusion sous vide.

Renfort (MPa) µ (Pa.s) tinfusion (s) Infusion M1 Mat 0.096 0.264 63

Infusion T1 Tissé 0.094 0.070 201

Infusion T2 Tissé 0.095 0.249 853

La dépression initialement appliquée au sein du moule pour toutes les expériences est

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compaction de 0.090 MPa exercée sur la préforme. Cette pression de compaction diffère de la pression théorique considérée (la pression atmosphérique), car en pratique, il est impossible de créer le vide absolu au sein de la cavité : il subsiste donc toujours une pression résiduelle, qui entraîne une valeur de pression de compaction plus faible que celle de la pression atmosphérique attendue.

L’application du vide est maintenue pendant une durée minimum de 10 min avant l’étape de remplissage, pour permettre une stabilisation de la hauteur de la préforme sèche

comprimée (𝑕_{𝑐𝑜𝑚𝑝}) et une homogénéisation optimale de la compaction.