SEME 2011

2011-11-28 - 2011-12-02

Université Claude Bernard Lyon 1 - 43, bd du 11 novembre 1918 - 69622 Villeurbanne

PEP

"Procédé d'Injection Moulage des thermoplastiques : analyse de courbes temporelles et modélisation numérique"


Les sujets seront présentés par David Garcia, responsable de la Business Unit Conception et Simulation du PEP - Centre technique de la plasturgie

Le procédé de transformation phare des matériaux plastiques est le procédé d’injection moulage : il consiste à injecter un polymère (de la famille des thermoplastiques) dans un moule puis, lorsque le moule est rempli, à maintenir une pression suffisante pour éviter la rétractation de la matière lors de son refroidissement. Le processus est bien maîtrisé pour la fabrication de pièces plastiques basiques, pour lesquelles la précision souhaitée n’est pas critique. Pour les produits techniques, dits à haute valeur ajoutée (aéronautique, le médical, l'électronique, …), le procédé d’injection n'est souvent pas suffisamment maîtrisé pour prétendre à une qualité 0 ppm (0 pièce rebutée par million de pièces produites). Le PEP dispose de mesures obtenues à l'aide de capteurs disposés en différents endroits du procédé (machine, moule, …). Ces mesures sont notamment la température, la pression et le flux thermique. Chaque courbe de mesure obtenue pour la fabrication d'un objet est associée aux données qualité de cet objet (dimensions, poids, …).

Le premier sujet proposé porte sur l'identification des relations entre, d'une part, les différentes courbes et les informations qu'elles contiennent, et d'autre part les données qualité obtenues. Une des difficultés est que les courbes contiennent énormément de données, entre 2000 et 10000 points (car elles sont mesurées tout au long du processus de fabrication). Les mesures de qualité sont moins nombreuses. Si on note X les variables des courbes et Y les variables qualité, il s'agit donc de déterminer une loi Y=f(X). On veut aussi déterminer la meilleure façon de "vectoriser" X, c'est-à-dire d'extraire des informations parcimonieuses mais pertinentes, soit en connaissant Y (vectorisation supervisée) ou sans le connaître (vectorisation non supervisée).

Le second sujet proposé porte sur la modélisation numérique de la phase dynamique du procédé d'injection moulage. Cette phase du processus d’injection comporte trois régimes d’écoulement très distincts, un régime initial très instationnaire et compressible de démarrage du processus d'injection avec des conditions de vitesse imposées, un régime intermédiaire incompressible laminaire (très faiblement turbulent) où le remplissage se fait toujours sous condition de vitesse imposée à l'entrée, et enfin un régime de fin de remplissage compressible également sous condition de vitesse imposée en entrée.

Il est important pour la fabrication de plastiques critiques de disposer d'outils de simulation suffisamment précis pour comprendre la formation de défauts.

Les outils logiciels existants prennent en compte un modèle raisonnable pour décrire l'écoulement dans sa globalité qui est le modèle de Navier-Stokes incompressible fortement visqueux. La difficulté ici tient à l'enchaînement de trois régimes bien différents. L'enjeu sera donc de réfléchir à différentes méthodes numériques permettant de modéliser au mieux l'enchaînement de ces trois régimes particuliers.