Optimisation de l'architecture des fils dans une structure textile 3D pour le renforcement de pièces composites

Optimisation of yarn path structure within a 3D textile reinforcement for composite part

• Auteur / Autrice : Jean-Vincent Risicato
• Direction : Vladan Koncar, Xavier Legrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatisme
• Date : Soutenance le 05/12/2012
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMTEX (Roubaix)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Procédés de fabrication

Tissage

Modélisation tridimensionnelle

Composites à fibres

Textiles et tissus à usages techniques

Mots clés libres

Renforts textiles

Tressage

Résumé

Dans le cadre du projet RaidOUTILS, un nouveau procédé de production de renforts textiles pour pièces composites est conçu. Il permet de réaliser des pièces profilées à section constantes ou non avec des orientations et liages multiples dans l'épaisseur. Un large choix de géométries est possible, il est donc nécessaire d'anticiper la structure à partir de la cinématique du procédé. Une modélisation permet cette anticipation. La technologie RaidOUTILS est une hybridation entre les procédés de tissage et de tressage. La combinaison des caractéristiques de ces deux technologies vise à éviter les découpes, les assemblages ou la mise en forme qui sont des manipulations sources de défaut. Les entrelacements peuvent se faire sur plusieurs couches comme sur un interlock. L'indépendance des guide-fils permet des entrelacements dans toute la structure. Elle perme enfin de proposer des structures à section évolutives par le choix d'une cinématique adaptée. La modélisation géométrique est basée sur une détection de rencontre des fils les uns par rapport aux autres et ne fait pas intervenir de notions mécaniques telles que le contact ou le frottement. La structure est définit par les fils, à section circulaire et constante, et par une ligne moyenne passant par les nœuds. Le temps de calcul est réduit pour obtenir une première estimation de la structure à l'échelle macro en termes de géométrie globale : orientation et entrelacement des fils. Le but est de permettre de faire le lien entre un moyen de production de renfort textile 3D, sa compréhension et l'optimisation de son utilisation selon des critères utiles à la réalisation de pièces composites élancées.

The RaidOUTILS project aims the production of textile reinforcement for composite parts. Manufacturing of stiffeners with constant, as well as variable, cross sectional shape is possible. Interlacing is possible trough the thickness of the material and leads to a wide range of fibre orientation within the textile reinforcement. The RaidOUTILS technology is a hybridisation of braiding and weaving manufacturing. By combining properties from both technologies, steps such as cutting, joining and forming can be avoid. Those steps introduce defect in traditional reinforcement manufacturing cycle. Based on independent motion for each yarn within the structure it is possible to control interlacing and modify cross section. Modelling is also proposed for this process. It represents the yarn kinematic based on the existing machinery. The simple model is necessary to have a low calculation time to get the virtual skeleton of the structure. This skeleton returns data such as interlacing, orientation of the preform. The aim of the project is the creation of a new 3D textile manufacturing process and also to make the link between a product (textile) and the process by modelling.