Thermomechanical design process optimization for Autonomous Mould with Efficient Thermal Transfer for rapid transformation of composites with continuous reinforcements

Optimisation du processus de dimensionnement thermomécanique de Moule Autonome à Transfert Thermique Efficient pour la transformation rapide des matériaux composites à renforts continus

Jean Collomb (1) , Pascale Balland (1) , Pascal Francescato (1) , David Leh (2) , Yves Gardet (2) , Philippe Saffré (1)

1 SYMME - Laboratoire SYstèmes et Matériaux pour la MEcatronique
2 CT1

The purpose of this study is to propose : (i) a new low thermal inertia mold concept for rapid manufacturing of high performance composite materials in order to meet industrial challenges, (ii) a new modeling approach for suitable thermomechanical optimizations based on the exploitation of an inexpensive finite element model. This approach relies on the three following tasks : (i) to develop a process for the convective coefficient estimation and for the thermoregulator modeling, both taking into account heating technological constrains (fluid nature, thermal power, thermal regulation, pump), (ii) to develop a thermomechanical optimization approach under stress, based on surrogate methods and optimization by genetic algorithm, (iii) to approve the whole approach using experimental campaigns allowing the comparison with numerical results.

Ce travail a pour but de proposer : (i) un nouveau concept d’outillage à faible inertie thermique destiné à la transformation rapide des composites hautes performances visant à répondre aux enjeux industriels, (ii) une nouvelle approche du dimensionnement et de l’optimisation thermique de l’outillage basée sur l’exploitation d’un modèle éléments finis peu coûteux. La démarche s’appuie sur trois axes principaux : (i) mettre en place un processus permettant d’estimer le coefficient convectif et de modéliser le thermorégulateur avec la prise en compte des données technologiques du système de chauffe (fluide, puissance thermique, régulation, pompe),(ii) développer une démarche d’optimisation thermomécanique sous contrainte, reposant sur des méthodes de métamodélisation et d’optimisation par algorithme génétique, (iii) qualifier la démarche complète à l’aide de campagnes expérimentales permettant la confrontation aux résultats numériques.

Mots clés: Mold; Heat transfer; Conformal channels; Composite materials; Modeling; Thermomechanical optimisation

Mots clés: Outillage; Transferts de chaleur; Canaux conformables; Matériaux composites; Modélisation; Optimisation thermo-mécanique

Domaines: Génie des procédés; Matériaux; Génie mécanique [physics.class-ph]; Ingénierie assistée par ordinateur; Modélisation et simulation; Analyse numérique [cs.NA]; Thermique [physics.class-ph]; Mécanique des structures [physics.class-ph]; Mécanique des solides [physics.class-ph]; Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]; Mécanique des matériaux [physics.class-ph]; Mécanique des fluides [physics.class-ph]

Jean Collomb, Pascale Balland, Pascal Francescato, David Leh, Yves Gardet, et al.. Optimisation du processus de dimensionnement thermomécanique de Moule Autonome à Transfert Thermique Efficient pour la transformation rapide des matériaux composites à renforts continus. Génie des procédés. Communauté Universite Grenoble Alpes, 2018. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02022616⟩