Étude expérimentale des phénomènes de consolidation des thermoplastiques

Au cours des dernières décennies, les Composites Renforcés par des Fibres de Carbone (CRFC) ont été progressivement adoptés au sein de l'industrie aérospatiale, les avions civils de dernière génération étant composés d'environ 50 % de CRFC. Ces matériaux apportent des avantages significatifs aux performances d'un avion (consommation de carburant, légèreté, ...), grâce à leurs propriétés spécifiques. Actuellement, les CRFC sont principalement utilisés dans l'industrie aérospatiale seulement en raison de leur coût prohibitif et de leurs longs cycles de fabrication. Bien que d'autres industries, telles que l'industrie automobile ou sportive, s'intéressent aux propriétés mécaniques des CRFC et que le coût de ces matériaux n'ait cessé de baisser récemment, le principal obstacle à leur adoption future reste les longs cycles de fabrication nécessaires à la polymérisation des CRFC. En effet, le durcissement des matrices thermodurcissables, qui sont presque exclusivement le type de polymères utilisés dans les CRFC, nécessite généralement plusieurs heures pour leur cuisson. Ces temps de cycle très longs ne sont pas compatibles avec les temps de cycle requis dans l'industrie automobile (quelques minutes par pièce au maximum) par exemple. Les matrices thermoplastiques sont considérées comme une solution possible à ce problème car elles peuvent être formées en un temps beaucoup plus court : au lieu de durcir, ce que font les thermodurcissables, elles peuvent fondre lorsqu'elles sont chauffées et se solidifier à nouveau très rapidement. L'impression 3D FDM, par exemple,  exploite les propriétés de fusion rapide des thermoplastiques pour former des pièces. Bien que le processus d'impression d'une pièce à l'aide de thermoplastiques soit lent, le temps pendant lequel le thermoplastique fond et se solidifie est en fait très court. Le filament solide fond à l'intérieur de la buse, près de la cartouche chauffante, puis il est extrudé à travers la buse, après quoi il refroidit et se solidifie rapidement pour former la couche suivante de la pièce à imprimer. Bien que nous soyons capables d'utiliser et de former des thermoplastiques pour l'impression 3D, la fabrication de thermoplastiques renforcés de fibres de carbone reste un défi en raison de la viscosité et des températures élevées requises pour traiter les thermoplastiques et du manque de compréhension de ce qui se passe réellement à l'échelle microscopique lors de la fabrication de composites thermoplastiques.

Ce projet a pour but de mettre en place des expériences (impression 3D, soudage, …) qui visent à étudier expérimentalement la consolidation des thermoplastiques à l’échelle microscopique durant des procédés tels que la fabrication de composites thermoplastiques ou l’impression 3D de thermoplastiques.

Connaissances requises

Un(e) candidat(e) possédant une maîtrise en génie mécanique avec de l’expérience en matériaux, polymères, et/ou impression 3D. 

Programme d'études visé

Doctorat

Domaines de recherche

Matériaux et fabrication

Financement

Bourse de professeur $21 000 / an

Autres informations

Date de début : 2021-01-04

Informations sur le projet: https://ilylabs.github.io/projects/PolyProc-consolidate/

Autre professeur contact : Ilyass Tabiai - ilyass.tabiai@etsmtl.ca - Professeur au Département de génie mécanique à l' ETS.

Personne à contacter

Martine Dubé | martine.dube@etsmtl.ca