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Mise en forme des composites
analyse thermique des procédés

La maitrise de la thermique des procédés de mise en forme des polymères et matériaux composites est un enjeu majeur pour l’industrie.

Nous intervenons de la caractérisation de vos matériaux composites à l’optimisation des paramètres thermiques de vos procédés de fabrication. Au fil des projets menés dans l’aéronautique, nous avons acquis un savoir-faire unique pour comprendre et optimiser les transferts thermiques mis en jeu lors du soudage des matériaux composites.


Nos prestations d’ingénierie et de R&D

A la pointe de la recherche sur les transferts thermiques, nos ingénieurs-docteurs mobilisent leur expertise scientifique au service de vos projets R&D. Les techniques innovantes qu’ils déploient répondent à vos enjeux industriels : procédés optimisés, qualité produit maximisée, assemblage performant.

Conductivité – Effusivité – Diffusivité thermique

Caractériser les propriétés de conduction thermique dans des conditions représentatives des procédés.

  • Mesure du tenseur de conductivité thermique d’un composite anisotrope, sur renfort seul, composite cru ou cuit
  • Mesures sur matériaux partiellement réticulés
  • Mesure de résistance thermique sur films minces

Retraits volumiques – Dilatation thermique

Comprendre les couplages entre effets thermiques et chimiques grâce à une caractérisation fine des variations volumiques des polymères  et des composites.

  • PVT-alpha : retrait chimique d’une matrice thermodurcissable
  • PVT 3D : retrait chimique anisotrope des composites
  • PVT thermoplastique : Diagrammes PVT – retrait de cristallisation – modèle de Tait – cristallisation sous pression
  • Coefficients de dilatation thermique sur résine crue, caoutchoutique ou vitreuse
  • Évolution du module de compressibilité d’une résine pendant la cuisson

Rhéologie

Déterminer la viscosité des résines à l’état fondu et comprendre les déformations temporaires ou permanentes de vos matériaux composites.

  • Viscosité de systèmes réactifs
  • Identification de temps de relaxation de chaines polymères
  • Mesures sur fluides complexes et non-newtoniens

Chauffage infra-rouge – Propriétés radiatives

Maitriser les procédés de chauffage infra-rouge des polymères et composites afin d’atteindre les températures cibles dans les outillages et les pièces.

  • Caractérisation des propriétés d’absorption, de réflexion et de transmission
  • Dépendance à la température, à l’angle d’incidence

Assemblage par soudage des composites

Définir une fenêtre de procédé pour le soudage des composites thermoplastiques.

  • Mesure des temps de reptation des matrices haute performance
  • Essais de soudage sur éprouvettes composites
  • Essais mécaniques associés (G1c, SLS)

Modèles cinétiques

Identifier les paramètres de modèles thermocinétiques pour la prédiction des changements de phase.

  • Réticulation d’une résine thermodurcissable
  • Cristallisation d’un polymère semi-cristallin
  • Vulcanisation d’un élastomère
  • Réactions cinétiques de colles
  • Evolution de la température de transition vitreuse avec le degré de cuisson (Di Benedetto)

Simulation et modélisation thermique

Prédire les transferts de chaleur pour dimensionner, comprendre, ou optimiser les procédés de mise en forme des polymères et composites.

  • Dimensionnement des outillages de mise en forme
  • Modèles thermocinétiques pour la prédiction des degrés de cuisson d’une pièce
  • Optimisation des temps de cycle en chauffage et refroidissement
  • Simulations multiphysiques : couplages avec la cinétique de polymérisation, la mécanique, l’électricité…

Solutions de métrologie

Développer des solutions de métrologie personnalisées pour mesurer le comportement thermique de vos matériaux composites et de leurs procédés associés.

  • Instrumentation de pièces composites et de machines industrielles sur site, cartographies thermiques
  • Développement de capteurs et de protocoles de mesure spécifiques et innovants.
  • Conception et réalisation de bancs expérimentaux originaux

L’appui des laboratoires de recherche

Pour mener à bien vos projets d’innovation, nos équipes bénéficient de l’appui et des moyens techniques des laboratoires de l’Université de Nantes.

Thermique des polymères et composites

Vincent SOBOTKA

Professeur à l’Université de Nantes, membre de l’équipe « Transferts thermiques dans les matériaux et aux interfaces » du LTeN. Responsable scientifique au sein de CAPACITÉS.

Ses activités de recherche sont centrées sur la thermique des procédés de mise en forme des polymères et composites et concernent trois volets complémentaires :

  • La caractérisation thermique des polymères et composites en cours de transformation et notamment le développement d’appareils originaux.
  • La modélisation des transferts couplés dans les procédés de mise en forme (injection thermoplastique, RTM, FFF…).
  • Le contrôle et l’optimisation de la thermique des procédés de mise en forme.

En savoir plus

Laboratoire de Thermique et Energie de Nantes (LTeN)

Le LTeN est une unité de recherche en thermique, reconnue au niveau national et international, ainsi que par le tissu industriel. Le laboratoire est organisé autour de deux axes de recherche : transferts dans les fluides et systèmes énergétiques et transferts thermiques dans les matériaux et aux interfaces.

Equipe de recherche : Transferts thermiques dans les matériaux et aux interfaces

Les activités de recherche de l’équipe ont pour principal objectif la compréhension et la maitrise des transferts thermique intervenant au sein de matériaux et dans leurs procédés d’élaboration ou de mise en forme.

Publication scientifique de référence

 

Appareil de mesure PVT

Notre parc de machines d’essais et de mesure

Plus de 220 équipements dédiés à l’industrie

Notre équipe dispose d’un parc riche et varié de machines. A chaque projet, nous veillons à mettre en œuvre les moyens techniques les plus adaptés. Pour cela, nous concevons des bancs d’essais spécifiques adaptés à vos polymères, résines, ou composites, représentatifs du procédé.

Les défis relevés

Mesurer les propriétés d’une barrière thermique

Caractérisation complexe de matériaux multicouches : déterminer la conductivité d’une barrière thermique déposée en couche mince sur un substrat aluminium.

Voir la réalisation

Modéliser les transferts thermiques des procédés d’injection

Cet industriel du secteur aéronautique cherchait à modéliser finement les transferts de chaleur régissant le procédé d’injection des pièces composites thermoplastiques à fibres courtes.

Voir la réalisation

Accompagner le développement d’un nouveau composite pour l’aéronautique

Vérifier les performances d’un nouveau matériau composite et optimiser les paramètres de sa mise en forme pour finaliser son développement.

Voir la réalisation

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