Comportement des thermoplastiques à fibres discontinues aux étapes de chauffage et de refroidissement dans le procédé de thermoformage

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Dans les procédés de thermoformages de pièces creuses, la mise en forme d'une feuille polymérique s'effectue en deux étapes: i) la mise en température rapide de la feuille polymérique jusqu'à l'état souhaité, par chauffage dans un four à rayonnement infrarouge et ii) l'élaboration mécanique de la pièce désirée, à l'aide d'un moule de géométrie donnée. À la première étape, l'effet combiné de l'exposition au chauffage infrarouge et de l'action de la pesanteur sur la feuille de plastique a une grande influence sur la distribution des épaisseurs de l'objet moulé. À la seconde étape, lors de refroidissement, la variation de comportement mécanique conduit au développement de contraintes d'origine thermique, auxquelles il faut ajouter les contraintes dues à la pression dans les parties figées (solidifiées) du matériau en contact avec le moule. Dans le cas où le milieu polymérique est fibreux, le retrait et le comportement à l'état solide deviennent fortement anisotropes. Notre programme de recherche vise à développer une approche hybride, basée sur une méthodologie qui combine des outils numériques et expérimentaux, pour la compréhension et la simulation du comportement des polymères thermoplastiques à fibres discontinues en thermoformage. En particulier, nous visons : i) L'identification, en mode biaxial, des paramètres mécaniques non-linéaires des thermoplastiques fibreux en fonction de la pression et de la température; ii) La modélisation expérimentale et numérique de chauffage infrarouge du matériau thermoplastique fibreux; iii) La modélisation numérique et expérimentale de l'étape de l'élaboration mécanique de la pièce polymérique et la prédiction du retrait que subit la pièce dans la phase de refroidissement. Les applications du programme de recherche touchent plusieurs secteurs industriels qui utilisent le procédé de thermoformage, tels l'industrie automobile, le secteur naval, le secteur aérospatial, etc.