Les finitions poudres, utilisées avec succès dans l'industrie du métal, représentent aujourd'hui une alternative aux systèmes utilisés actuellement pour les substrats en bois. Cette technologie permet tout d'abord de répondre aux besoins des industriels de l'ameublement et de la menuiserie car elle est en parfait accord avec la Directive Européenne 1999/13/CEE sur la réduction des émissions des COV. De plus, l'arrivée sur le marché de formulations thermodurcissables à basse température et à polymérisation sous UV a permis d'appliquer cette technologie à des substrats thermosensibles tels que le bois et ses matériaux dérivés. Actuellement, la finition poudre donne de très bons résultats en termes de qualité sur le panneau de fibres (MDF). D'autres résultats prometteurs ont aussi été obtenus sur du contreplaqué ou du bois massif de hêtre. Etudier de près l'ensemble des facteurs influençant le procédé, en particulier la nature du support bois et sa préparation, les paramètres de poudrage et de cuisson sont les objectifs principaux l'optimisation de ce procédé à l'échelle industrielle. Par ailleurs, les interactions substrat-finition poudre, outre les caractéristiques chimiques des résines, semblent définir la qualité finale du système et sa durabilité vis-à-vis du vieillissement. Un axe supplémentaire de l'étude est de vérifier l'éventuelle fonctionnalisation des finitions poudres pour leur donner des rôles particuliers, comme par exemple l'apport d'une propriété antibactérienne ou l'adsorption de COV environnants / Powder coatings, successfully used in the metal industry, represent today an alternative to the systems currently used for wooden substrates. This technology allows first to respond to the needs of manufacturers of furniture and carpentry as it is in perfect agreement with the European Directive 1999/13/EEC on the reduction of VOC emissions. In addition, the arrival on the market of thermosetting formulations at low temperature or UV polymerization allows to apply this technology to heat-sensitive substrates such as wood and derivates. Currently, powder coating gives very good results in terms of quality on the fiberboard (MDF). Other promising results have also been obtained on plywood or solid beech. Study the factors influencing the process, in particular the nature of the substrate and its preparation, powdering and baking settings are the main objectives to optimize this process on an industrial scale. Furthermore, interactions substrate-powder coating, in addition to the chemical characteristics of resins, seem to define the final quality of the system and its durability against aging. An additional axis of the study is to verify the possible functionalization of powder coatings provide particular roles, such as for example the provision of an antibacterial property or the adsorption of surrounding VOC

Les revêtements de couvre-planchers en bois appliqués en surface afin d'améliorer la durabilité du bois sont soumis à de nombreuses sollicitations au cours de leur durée de vie en service. Parmi les différents types d'agressions (chimiques, mécaniques, environnementales) auxquelles un revêtement doit faire face, les agressions mécaniques sont les plus problématiques. Ces dernières peuvent créer des défauts en surface de la finition (rayures, indentations, usure) pouvant considérablement altérer l'aspect de la finition et réduire la durabilité du couvre-plancher. L'apparition de défauts en surface d'un système de finition peut indiquer une performance mécanique trop faible. L'objectif principal de ce projet est d'améliorer les propriétés mécaniques des revêtements polymérisables par rayonnement UV pour les couvre-planchers en bois à travers l'analyse et la compréhension de leurs comportements physico-chimiques. Deux axes de recherche ont été définis. Le premier traite de l'inhibition causée par l'oxygène, lors de la polymérisation radicalaire, impactant la surface des revêtements, et l'utilisation de nouveaux composés permettant de réduire cette action inhibitrice. Le second axe a pour objectif d'améliorer la résistance mécanique de systèmes de finitions multicouches et de mieux comprendre l'influence des propriétés apportées individuellement par les différentes couches. Dans le premier axe, une étude a été menée afin de caractériser les problématiques liées à l'inhibition de l'oxygène. Des analyses en microspectroscopie Raman ont permis d'étudier l'impact de l'inhibition par l'oxygène selon sa profondeur de diffusion. De nouveaux composés n'ayant jamais été utilisés pour la réduction de l'inhibition par l'oxygène ont été incorporés selon leurs fonctions chimiques et leur effet supposé lors de la polymérisation en présence d'oxygène. Leur capacité à réduire l'inhibition a été comparée à celle d'autres composés déjà décrits dans la littérature, mais utilisés selon d'autres conditions opératoires. En plus de comparer l'efficacité de ces composés lors de la polymérisation des formulations, leur impact sur la résistance mécanique de la finition a été considéré. L'action de l'oxygène étant limitée par sa diffusion au sein de la formulation, l'inhibition est généralement plus importante en surface des revêtements. Des essais d'abrasion de surface et de dureté pendule ont permis de compléter cette étude en comparant l'efficacité des composés. Le deuxième axe vise à approfondir la compréhension du comportement de finitions multicouches, lorsque soumis à des indentations ou des rayures. Dans un premier temps, la relation structure-propriété d'une finition a été analysée par la formulation de couples monomère-oligomère. Les propriétés physico-chimiques, telles que la température de transition vitreuse (Tg) et la densité de réticulation, des polymères seuls ont été déterminées par analyse mécanique dynamique (DMA). Dans un second temps, les formulations ont été appliquées en couche de surface. La dureté, la résistance à l'abrasion, la résistance à la rayure et la résistance à la friction de la couche de surface au sein d'un système de finition appliqué sur le bois ont été étudiées. Les résultats obtenus ont permis une meilleure compréhension du comportement de la couche de surface lors de sollicitations mécaniques. Une meilleure perception des paramètres influençant la performance mécanique de la couche de surface au sein d'un système de finition multicouche industriel a ainsi pu être acquise. Afin d'approfondir la compréhension du comportement d'un système de finition multicouche, l'influence des propriétés de la couche de scellant a, elle aussi, été étudiée. A nouveau, les propriétés physico-mécaniques des formulations réticulées individuellement ont été analysées par DMA. Par la suite, l'influence des propriétés du scellant sur la dureté et la résistance à la rayure d'une finition multicouche a pu être évaluée. Le rôle du scellant étant d'absorber et de diffuser une partie des forces subies par les couches de surface, l'influence de l'épaisseur du scellant a également été étudiée. De plus, l'influence des scellants sur le profil des rayures à la surface des systèmes de finition, a été observée par profilométrie de surface. Une corrélation entre l'épaisseur totale de scellant appliquée et la profondeur moyenne des rayures a pu être établie. L'influence des propriétés des différentes formulations appliquées sur la résistance aux rayures a pu aussi être étudiée. À l'épaisseur maximale appliquée, les produits ayant un réseau plus dense résistent mieux aux rayures en présentant une plus petite profondeur de pénétration. / Coatings for wood flooring, applied on the wood surface to enhance its durability, undergo numerous mechanical stresses during their lifetime. Among the various damages (chemical, mechanical, environmental) that coatings have to resist to, mechanical damages are the most problematic. Mechanical damages can generate failures at the surface of the finish (scratches, indentations, wear) that can significantly affect the finish aspect and reduce the flooring's durability. The formation of surface failures may indicate insufficient mechanical properties. The main objective of this work is to enhance the mechanical properties of UV-curable coatings for wood flooring and to better understand their physicochemical behavior. Two research axes were defined. The first one concerns the oxygen inhibition of the UV-curable acrylate polymerization that affects the coating surface and the use of several new compounds able to reduce oxygen inhibition. The main objective of the second axis was to improve the mechanical performances of multilayered finishing system and to was used to distinguish the impact of inhibition caused by oxygen according to the depth of oxygen diffusion. Products never used to reduce the oxygen inhibition were added to formulations, according to their chemical nature and their supposed effect on oxygen inhibition. Their efficiency was then compared to the efficiency of several compounds, already described in the literature, but under different experimental conditions. In addition to the comparison of the compounds' efficiency during the formulations polymerization, their effect on the mechanical properties of the coating was considered. As the influence of oxygen is limited by its diffusion in the formulation, the inhibition is generally higher at the coatings surface. Abrasion tests and pendulum hardness helped to complete the study and give a broader discernment of the compounds' efficiency. The main purpose of the second axis was to deepen the comprehension of multilayered finish systems behavior when submitted to mechanical loads. First, the structure-property relationship of finishing systems was analyzed by formulating monomer-oligomer couples applied as topcoats. Physico-chemical properties, such as glass transition temperature (Tg) and crosslinking density (CLD), were measured by dynamic mechanical analysis (DMA). Secondly, topcoat hardness, abrasion, scratch and friction resistances were determined. These results enabled a better understanding of the topcoat behavior when exposed to various mechanical loads. A better perception of the parameters influencing the topcoat mechanical. In order to investigate further the finishing system mechanical behavior, the influence of the basecoat properties was evaluated. Once again, the physico-chemical properties of the formulations were analyzed separately by DMA. Then, the influence of the basecoat properties on hardness and scratch resistance of a multilayered finish was determined. As the role of the basecoat is to absorb and diffuse partly the mechanical loads endured by surface layers, the impact of basecoat thickness was also investigated. Moreover, the effect of the basecoats on the scratch profile was examined by surface profilometry. A correlation between the basecoat thickness and the mean depth of scratches was obtained. The influence of the various formulation properties on the scratch resistance was also demonstrated. At the maximal thickness applied, basecoat having a denser polymeric network withstand better scratches as they showed a lower mean scratch depth.

L'utilisation des panneaux composites à base de bois s'oriente de plus en plus vers des applications techniques d'ameublement et d'agencement. Cette reconquête implique le développement d'outils prévisionnels performants permettant une plus grande maîtrise du comportement hygromécanique de ces matériaux mis en service dans les conditions climatiques nord-américaines. Pour des raisons économiques ou esthétiques, on remarque une tendance dans l'industrie qui consiste à appliquer des revêtements de qualité différente sur les deux faces du panneau. Ces pratiques entraînent une distribution de teneur en humidité et de contrainte non uniforme selon l'épaisseur du panneau, pouvant engendrer des déformations. Le gauchissement de ces produits pourrait faire l'objet d'un rejet par le consommateur et d'une dégradation de l'image de marque de l'enseigne. Dans le but de prévenir ce gauchissement, on doit bien connaître le comportement de chaque composante ainsi que celui de l'ensemble formant le composite. Dans ce projet, trois produits de finition sont considérés : le placage d'érable à sucre, le papier décoratif imprégné de mélamine et le papier foil. Dès lors, l'objectif est de caractériser le comportement hygromécanique des panneaux de fibres et de particules finis asymétriquement par ces revêtements tout en décrivant les conditions climatiques de transport et de mise en service. L'étude comporte à la fois un aspect expérimental et un aspect modélisation par éléments finis. Il a donc fallu établir un modèle mathématique approprié; déterminer les propriétés physiques et mécaniques des composites, de l'adhésif et des revêtements relatives au transfert d'humidité, à la dilatation linéaire, au retrait/gonflement et aux déformations; procéder à la résolution du modèle par éléments finis et, finalement, valider les résultats du modèle en les comparant aux résultats expérimentaux. Le modèle mathématique proposé est basé sur une équation de transfert d'humidité en régime transitoire, la loi de Hooke du comportement élastique et une équation d'équilibre.

L'étude présentée dans ce mémoire se focalise sur l'usinage de moules en matériaux composites, en considérant les problèmes d'état de surface et de gamme d'usinage. Les pièces de structure aéronautiques peuvent être obtenues par les procédés de fabrication de la famille LCM (Liquid Composite Molding). Ce procédé impose une température de fonctionnement élevée qui conduit à une dilatation du moule néfaste à la qualité de la pièce injectée. Pour remédier à ce problème, il est nécessaire de réaliser l'outillage dans un matériau à faible dilatation ou se comportant comme le matériau injecté. Pour cela, un matériau composite (Hextool™) est proposé en remplacement des moules métalliques conventionnels. L'étape d'usinage de forme est indispensable car elle donne les dimensions finales de l'outillage et conditionne le temps de polissage manuel nécessaire pour atteindre la rugosité arithmétique visée. Ce travail propose deux voies d'amélioration à travers l'étude micro-géométrique de l'opération de finition par outil coupant puis par outil abrasif. La première voie met en évidence l'existence d'une valeur minimale de rugosité accessible lors d'un usinage avec un outil coupant. L'analyse de ce phénomène permet de proposer une valeur de prise de passe radiale optimisant le ratio rugosité du moule / temps d'usinage. La deuxième conduit à la définition d'un outil abrasif utilisable sur un centre d'usinage. La faisabilité d'une telle opération et les capacités de cette technologie innovante sont discutées. Enfin, le choix des outils, des stratégies d'usinage et de la machine outil sont discutés et aboutissent à la proposition d'une gamme de référence pour l'usinage d'ébauche et de finition de moules en matériaux composites.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 juin 2023) / L'industrie des produits du bois évolue dans un contexte de forte compétition qui incite les scieries à se tourner vers des procédés plus agiles, tel que le séchage du bois en continu par micro-ondes, une technologie récemment brevetée. Cette technologie permet de corriger le séchage des planches une à la fois, par opposition au séchage classique par lot. L'intégration de ce séchage de précision à une ligne de finition traditionnelle complexifie toutefois la logistique de l'entreprise. En effet, bien que la technologie permette d'améliorer la qualité du bois, la surcharge de planches trop humides occasionne des goulots d'étranglement et une réduction de la productivité. Il est donc nécessaire de développer des systèmes décisionnels qui déterminent en temps réel si une planche humide doit passer au séchoir micro-onde afin d'améliorer sa qualité ou continuer son chemin vers la fin de la ligne de finition. Ce projet consiste à concevoir et à évaluer des algorithmes de prises de décisions en temps réel sur une ligne de finition afin de maximiser la valeur générée par unité de temps. Compte tenu de l'aspect séquentiel des décisions (chaque décision affecte les taux actuels et futurs d'occupation des différents équipements, la qualité du bois et la productivité de l'usine), l'apprentissage par renforcement est utilisé. Dans ce sous-domaine de l'intelligence artificielle, les algorithmes apprennent des politiques décisionnelles optimales, pour une fonction objectif donnée, par interaction avec leur environnement à travers un processus « d'essais-erreurs ». Nous montrons le potentiel de l'apprentissage par renforcement à travers un modèle de simulation imitant le contexte fortement dynamique des scieries. Les politiques d'apprentissage par renforcement apprises ont permis d'augmenter la productivité d'au moins 19% par rapport à une heuristique semblable à celles utilisées actuellement en industrie. Ces politiques sont aussi relativement robustes aux perturbations soudaines qui peuvent survenir dans l'environnement. / The wood products industry is evolving in a context of strong competition encouraging sawmills towards more agile processes such as continuous wood drying using microwaves, a recently patented technology. This technology makes it possible to correct wood drying one plank at a time as opposed to traditional batch drying. However, the integration of this precision drying process into traditional finishing operations complicates sawmill's logistics. Although the technology improves wood quality, the overload of wet lumber causes bottlenecks and a reduction of productivity. It is therefore necessary to develop new decision-making systems to determine in real time whether wet lumber should be microwaved to improve its quality or continue on its way towards the end of the finishing line. This project consists of designing and evaluating real-time decision-making algorithms on a finishing line in order to maximize the value generated per unit of time, a constant challenge in the Canadian wood products industry. Considering the sequential aspect of decisions (each decision affects current and future occupancy rates of different equipment, wood quality and plant productivity), reinforcement learning (RL) is used. In this subfield of artificial intelligence, algorithms learn optimal decision sequences by interacting with their environment through a "trial and error" process. We show the potential of RL through a simulation model mimicking the real and highly dynamic factory context. RL policies learned increase productivity on wet lumber by at least 19% compared to the heuristic currently used in industry. These policies are also relatively robust to sudden disturbances that may occur in the system.

Le marché industriel requiert une production de qualité à des prix compétitifs, comme c’est le cas dans l’industrie du rabotage de bois. L’impact des temps d’arrêt sur la productivité est un phénomène complexe et la maîtrise de ce phénomène constitue toujours une avancée pour les industriels. L’objectif de ce mémoire est d’analyser et d'identifier les causes spécifiques de la dégradation de la performance du procédé de rabotage. Le processus de résolution de problèmes proposé dans notre étude est inspiré de la démarche DMAIC (Définir, Mesurer, Analyser, Innover, Contrôler) de Six Sigma. L'application de la démarche DMAIC dans notre étude a révélé que 80% de la non-performance est occasionnée par des arrêts non planifiés des machines. Afin de remédier à cette problématique, il faut contrôler la qualité des intrants et éliminer les dysfonctionnements de la ligne de production. Cela doit passer par la mise en place d'une stratégie de maintenance préventive basée sur la fiabilité. / The industrial market requires a good quality production with competitive prices; this is the case in the wood planing industry. The downtime impact on productivity is a complex phenomenon, and understanding this phenomenon represents a real challenge for industrials. The main goal of this thesis is to analyse and identify the specific causes of the planing process performance degradation. The process put forward in our study is inspired by the DMAIC approach (Define, Measure, Analyze, Improve, Control) of Six Sigma. The use of the DMAIC approach in our study showed that 80% of non-performance is due to the unscheduled downtime of machines. To solve this issue, it is essential to eliminating the not quality of the inputs and dysfunctions of the production line and this should be done by implementing a preventive maintenance strategy; Reliability Centered Maintenance (RCM).

La présente recherche a eu comme objectif principal d'identifier le meilleur procédé de préparation des surfaces du bois d'érable à sucre pour fins de vernissage. Le procédé traditionnel de ponçage de même que le rabotage oblique avec couteau fixe et barre de pression et le rabotage périphérique hélicoïdal ont été étudiés. La possibilité de substitution complète ou partielle du ponçage par les autres procédés a été ensuite analysée. Le dispositif expérimental fut divisé en quatre étapes: les trois premières ont servi à optimiser chaque procédé d'usinage par rapport à la qualité de surface du bois, tandis que la quatrième a servi à comparer les procédés par rapport à leur aptitude au vernissage. La qualité de surface a été évaluée en fonction des caractéristiques de rugosité, de mouillabilité et d'endommagement cellulaire. Les meilleures conditions d'usinage rencontrées dans les trois premières étapes furent les suivantes: la coupe oblique à 0,25 mm de profondeur, à 25º d'angle d'attaque et aux angles obliques de 30º et de 50º; le rabotage hélicoïdal perpendiculaire au fil à 0,50 mm de profondeur de coupe et aux vitesses d'avance ajustées pour 14 et 17 traces de couteau par 25,4 mm de longueur rabotée; et le ponçage à l'aide de l'oxyde d'aluminium à une vitesse d'avance de 14 m/min et aux grosseurs finales de grain de 100 et de 150. Ces conditions furent testées lors de la quatrième étape, où on a revêtu les surfaces avec un vernis polyuréthane. La qualité du revêtement fut alors jugée à l'aide des essais de résistance à l'adhésion et d'un vieillissement accéléré. Le ponçage et le rabotage hélicoïdal perpendiculaire au fil ont produit des surfaces sans défauts visibles, tout en procurant la meilleure adhésion du revêtement avant le vieillissement. Ces surfaces ont toutefois subi une perte d'adhésion suite au vieillissement accéléré. En revanche, ce vieillissement n'a pas affecté l'adhésion des surfaces préparées à l'aide de la coupe oblique avec barre de pression. Ainsi, l'adhésion après vieillissement fut similaire pour les trois procédés d'usinage. Cependant, le vieillissement a détérioré davantage les échantillons rabotés par coupe hélicoïdale que ceux poncés. On a conclu que la coupe oblique et le rabotage hélicoïdal pourraient réduire la dépendance au ponçage. / The main objective of this research was to identify the best machining method to prepare sugar maple wood surfaces to varnishing. Conventional sanding, as well as the fixed-oblique-knife pressure-bar cutting and the peripheral helical-knife planing were studied. The possibility of complete or partial substitution of sanding by these other methods was then evaluated. The experiment was divided in four stages: the first three stages aimed to optimize each surfacing method in terms of wood surface quality, while the fourth stage was intended to compare these methods in terms of their aptitude for coating. The surface quality was evaluated based on roughness characteristics, wetting properties and cell damage. The best conditions found in the first three stages are described as follows: oblique cutting at 0.25-mm cutting depth, 25º rake angle, and 30º and 50º oblique angles; cross-grain helical planing at 0.50-mm cutting depth and feed speeds set to 14 and 17 knife marks per 25.4 mm of planed length; and sanding with aluminum oxide at 14 m/min of feed speed, and final grit sizes of 100 and 150. These conditions were tested in the fourth stage of the experiment, in which surfaces were coated with a polyurethane varnish. The quality of the coating films was then assessed by pull-off adhesion tests and by an accelerated aging treatment. Sanding and cross-grain helical planing produced surfaces with no visible defects and yielded the best pull-off adhesion before aging. However, these surfaces underwent a loss of adhesion during aging. On the other hand, the accelerated aging did not affect the adhesion in the oblique-knife pressure-bar cut surfaces. As a result, the pull-off adhesion measured after aging was similar for the three surfacing methods. However, the accelerated aging caused more coating deterioration in cross-grain helical-planed than in sanded samples. Results allow to conclude that oblique cutting and helical planing could reduce the need for sanding.

Les revêtements à haute teneur en solide cuits aux ultraviolets sont présentement utilisés par la très grande majorité des industries produisant des couvre-planchers en bois pré-vernis. Leurs propriétés mécaniques exceptionnelles, de même que leur vitesse de cuisson nettement plus élevée que celle des autres types de revêtements, expliquent leur grande popularité. Or, il est possible d’obtenir des propriétés mécaniques, entre autres, encore plus impressionnantes par l’addition de différents renforts. Dans ce projet, des oxydes métalliques nanométriques (oxyde d’aluminium et oxyde de zirconium) de même que des argiles modifiées avec des groupements organiques ont été ajoutés à une formulation acrylate typique de l’industrie des revêtements de couvre- planchers en bois. Les nanoparticules ont été ajoutées et dispersées dans cette formulation à l’aide de différents appareils de dispersion : mélangeur haute vitesse, moulin à billes (bead mill), moulin à balles (ball mill) et moulin trois rouleaux (three roll mill). Suite à la préparation des revêtements nanocomposites, la taille des particules dans la matrice polymère a été étudiée à l’aide de différents appareils. Pour les oxydes métalliques, la diffusion dynamique de la lumière a été utilisée. Pour ce qui est argiles, la diffraction des rayons X aux petits angles a quant à elle été employée. Dans les deux cas, nous avons eu recours à la microscopie électronique à transmission afin de supporter ces données. Quelques essais supplémentaires tels des mesures de stabilité et de viscosité sont aussi venus supporter les résultats obtenus. L’addition de nanoparticules affecte généralement la cuisson des revêtements UV. La spectroscopie infrarouge en temps réel (RT-FTIR) de même que la photo-calorimétrie (photo-DSC) ont été employées afin d’étudier les changements apportés à la cuisson suite à l’addition de nanoparticules. Finalement, les propriétés optiques (brillance, voile, couleur et clarté optique) et mécaniques (dureté, résistance à l’abrasion, résistance à l’égratignure, résistance à l’impact et à l’impact inverse) des différentes formulations ont été étudiées. Pour les formulations préparées à base d’argile, une analyse de variance (ANOVA) a été réalisée afin de vérifier si la concentration de l’argile de même que la façon dont celle-ci a été ajoutée à la formulation de base affectent les propriétés finales des revêtements. / Radiation curable coatings are presently the standard in the wood flooring industry. Their great properties paired with their fast curing explain why they are now the most used coatings for prefinished wood flooring. Although important improvements can still be brought to these coatings. During the last years, nanoparticles have gained increasing interest in the thermoplastic industry. It could lead to similar results for the thermoset materials. In this project, metal oxides (alumina and zirconia) and clay nanoparticles were added in a typical UV acrylate formulation for wood flooring. This formulation was chosen mostly for its wear resistance, low yellowing and fast curing. Nanoparticles were added in the acrylate formulation by different techniques (high speed mixing, ball milling, bead milling and three roll milling). Then, particle size characterization was performed. Different techniques were employed according to the nanoparticles studied (metal oxides or clay). Microscopic experiments were also performed with an aim of supporting these results. Then, nanoparticles and coupling agents addition effects on curing (speed and percentage of curing) were studied by photo-calorimetry (photo-DSC) and real-time infrared spectroscopy (RT-FTIR). Mechanical properties (hardness, adhesion, scratch resistance, wear resistance, direct and reverse impact resistance) were evaluated. Optical properties (color, gloss, haze and optical clarity) were also assessed. For clay-based coatings, an analysis of variance (ANOVA) was performed in order to determine if clay loading and clay dispersion affect the mechanical and optical properties.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Dans un premier volet de recherche, la qualité de surface et l'adhésion d'un verni sur du bois de bouleau blanc raboté selon deux procédés d'usinage ont été évaluées. Pour le rabotage hélicoïdal transversal, l'effet de l'épaisseur de coupe n'a eu aucun effet significatif sur la qualité de surface ni sur l'adhésion. L'épaisseur de coupe n'a eu non plus aucun effet significatif pour la coupe rotative. Par contre, une augmentation de la vitesse d'avance en coupe rotative entraîna une augmentation de la rugosité et de la mouillabilité de surface. Cette vitesse n'a toutefois pas affecté la performance du vernis. La microscopie électronique à balayage environnemental n'a montré aucun écrasement cellulaire pour les échantillons rabotés en coupe hélicoïdale. En revanche, la coupe rotative a produit un léger endommagement cellulaire, sous forme de rayons fléchis et de fibres déformées. Cet endommagement expliquerait pourquoi la performance du vernis fut moindre en coupe rotative qu'en coupe hélicoïdale. Les meilleures conditions de coupe de ces deux procédés ont été ensuite sélectionnées pour réaliser un deuxième volet de recherche. Dans ce second volet, les deux procédés ont donc été comparés avec le ponçage de finition. Deux types de revêtement furent appliqués sur les surfaces, l'un à base de solvant et l'autre à base d'eau. Le rabotage hélicoïdal a produit la rugosité la plus élevée, la fibrillation la plus faible, la meilleure mouillabilité et une bonne adhésion des vernis après vieillissement. La coupe rotative a généré une rugosité et une fibrillation intermédiaires, un léger endommagement cellulaire, la mouillabilité la plus faible et une bonne adhésion des vernis avant vieillissement. Le ponçage a produit la plus faible rugosité, la fibrillation et l'endommagement cellulaire les plus élevés, une mouillabilité intermédiaire et une bonne adhésion avant vieillissement. La coupe hélicoïdale s'avérerait la meilleure à long terme puisque les propriétés d'adhésion ont moins diminué suite au vieillissement. Une bonne fibrillation et l'absence d'écrasement cellulaire semblent favoriser l'étalement et la pénétration des revêtements dans le bois. Ce procédé peut donc remplacer favorablement le ponçage. La coupe rotative, quant à elle, fourni un rendement équivalent au ponçage bien qu'elle puisse être encore améliorée en augmentant l'angle d'attaque.

L’étude présentée dans ce mémoire se focalise sur l’usinage de moules en matériaux composites, en considérant les problèmes d’état de surface et de gamme d’usinage. Les pièces de structure aéronautiques peuvent être obtenues par les procédés de fabrication de la famille LCM (Liquid Composite Molding). Ce procédé impose une température de fonctionnement élevée qui conduit à une dilatation du moule néfaste à la qualité de la pièce injectée. Pour remédier à ce problème, il est nécessaire de réaliser l’outillage dans un matériau à faible dilatation ou se comportant comme le matériau injecté. Pour cela, un matériau composite (Hextool™) est proposé en remplacement des moules métalliques conventionnels. L’étape d’usinage de forme est indispensable car elle donne les dimensions finales de l’outillage et conditionne le temps de polissage manuel nécessaire pour atteindre la rugosité arithmétique visée. Ce travail propose deux voies d’amélioration à travers l’étude micro-géométrique de l’opération de finition par outil coupant puis par outil abrasif. La première voie met en évidence l’existence d’une valeur minimale de rugosité accessible lors d’un usinage avec un outil coupant. L’analyse de ce phénomène permet de proposer une valeur de prise de passe radiale optimisant le ratio rugosité du moule / temps d’usinage. La deuxième conduit à la définition d’un outil abrasif utilisable sur un centre d’usinage. La faisabilité d’une telle opération et les capacités de cette technologie innovante sont discutées. Enfin, le choix des outils, des stratégies d’usinage et de la machine outil sont discutés et aboutissent à la proposition d’une gamme de référence pour l’usinage d’ébauche et de finition de moules en matériaux composites. / Presented research works deal with the milling of mold in composites materials, considering surface roughness and plan of procedure. Aeronautical structure parts could be produced by LCM (Liquid Composite Molding) processes. These processes induce high operating temperature for mold which is harmful for the dimensional quality of manufactured parts. In order to solve this problem, material with low heat elongation or with the same behavior as injected resin should be used for the mold. Thus, a composite material (Hextool ™) is proposed to replace conventional metallic molds. The milling operation produces the final dimensions of the tool and determines the time of manual polishing operation to reach the required arithmetic roughness. This work offers two ways of improvement through the study of micro-geometric surface finishing operation by cutting tool and then abrasive tool. The first way highlights the appearance of a minimum reachable value of roughness during machining with a cutting tool. The analysis of this phenomenon ensures to give an optimal value of radial depth of cut. Indeed, in this case, the best ratio surface quality / machining time is achieved. The second ensures to define an abrasive tool usable on a CNC machine tool. The feasibility of this operation and capabilities of this innovative technology are discussed. Finally, the choice of tools, machining strategy and machine tool are discussed and lead to the proposal of a reference process planning for composite molds roughing and finishing.