Candidat à la maîtrise
Projet: Modélisation du processus de formage métal/composite.
LinkedIn Oluwajuwon.folorunsho [at] mail.mcgill.ca (Mail)
Superviseur: Prof. Pascal Hubert
Bien que l'intérêt pour le développement de nouveaux procédés adaptés à la fabrication d'hybrides métal/composite ait considérablement augmenté ces dernières années, des travaux considérables restent à réaliser afin de comprendre et prédire les mécanismes de déformation se produisant lors de la fabrication des hybrides. composants en utilisant un processus de formage en une seule étape. Le CNRC et McGill aimeraient donc combiner leurs efforts pour développer un outil de modélisation capable de prédire une telle déformation. Pour atteindre cet objectif, les expertises complémentaires du CNRC et de McGill seront mises à profit puisque le CNRC a déjà développé une expertise dans la fabrication d'hybrides, tandis que l'équipe du professeur Hubert possède de fortes capacités de modélisation. A terme, ces travaux aboutiront au développement d'un outil de modélisation permettant de prédire la déformation du métal et l'orientation des fibres afin de fournir les informations nécessaires à la conception des composants et des outils de production.
Dans les premières tâches du projet, des modèles de matériaux individuels pour les composites et les métaux seront développés. Le développement de différents modèles de matériaux sera clé pour prédire le comportement de mise en forme d'hybrides métal/composite fabriqués selon plusieurs configurations et utilisant différents matériaux. Dans un premier temps, la sélection des matériaux sera effectuée en collaboration avec le CNRC et les partenaires industriels de STAMP Hybrids. Ensuite, les matériaux sélectionnés seront caractérisés à McGill et au CNRC. Les résultats de la caractérisation seront ensuite utilisés pour développer les modèles de matériaux individuels. Les résultats de simulation pour les modes de déformation simples seront ensuite utilisés pour comparer les résultats calculés aux données d'essais de matériaux obtenues. Si nécessaire, des ajustements aux modèles de matériaux seront apportés afin d'obtenir la meilleure adéquation entre les comportements prédits et mesurés. Suite au développement et à la validation des modèles de matériaux individuels, la déformation des composites hybrides métal-thermoplastique sera modélisée. Deux approches seront considérées : (i) la modélisation de la configuration hybride sous forme d'un certain nombre de tôles composites et métalliques et (ii) le développement d'un modèle de matériau constitutif hybride pouvant être implémenté dans un modèle d'éléments finis. Le modèle hybride développé sera ensuite validé à partir d'expériences de formation. Ces expériences de formage seront réalisées par l’équipe Advanced Polymer Composite (APC) du CNRC à l’aide de l’infrastructure de formage du CNRC située à Boucherville. Pour ces essais, un outil de niveau de difficulté intermédiaire sera utilisé. Une analyse de sensibilité sera ensuite effectuée à l'aide du modèle hybride développé pour les paramètres et plages de paramètres d'intérêt sélectionnés conjointement par McGill et le CNRC. L'analyse de sensibilité identifiera la sensibilité des différents résultats du processus aux variations des paramètres des matériaux et du processus. Enfin, le modèle développé sera utilisé pour prédire les conditions de processus appropriées pour la fabrication d'un démonstrateur technologique de complexité accrue. Plus précisément, le modèle développé sera utilisé pour identifier une fenêtre de traitement appropriée pour minimiser les écarts dimensionnels des pièces finales et améliorer la qualité des composants produits. Ce démonstrateur sera sélectionné par les partenaires industriels du projet STAMP Hybrids en collaboration avec le CNRC. Suite à la détermination de la fenêtre de traitement, des essais expérimentaux seront effectués par le CNRC pour valider ces conditions de traitement. La comparaison entre les simulations et les expériences sera ensuite utilisée pour évaluer les limites de l'approche de modélisation proposée pour la mise en forme hybride métal-composite. Des lignes directrices pour la modélisation du processus de formage de composites hybrides métal seront ensuite rédigées à partir des travaux réalisés dans le cadre de ce projet.
Dans ce projet, McGill sera en charge de la caractérisation des matériaux et du développement du modèle de déformation. Le rôle du CNRC consistera notamment à assister McGill lors de la caractérisation des matériaux composites. Le rôle du CNRC consistera également à effectuer des essais de formage et à caractériser les pièces fabriquées pour valider les modèles développés. Les partenaires industriels participant au projet STAMP Hybrids seront en charge de sélectionner un démonstrateur technologique présentant un niveau de challenge pertinent pour les secteurs de l'automobile et des transports.