La cuisson rapide de préimprégnés est une problématique d'actualité qui sous entend les nécessités de rentabilité dans l'industrie aéronautique. Cette étape est basée sur la maîtrise du degré d'avancement de réaction du système thermodurcissable au cours du cycle qui régit l'ensemble des propriétés finales des pièces composites. La caractérisation et la modélisation cinétique du préimprégné aéronautique M21/T700 sont réalisées en vue d'appliquer des dynamiques de mise en oeuvre rapides applicables sur une installation de thermocompression dotée d'un moule chaué par induction de technologie Cage System de Roctool. La construction de diagrammes Temps Température Transformation et la réalisation d'un couplage thermo-cinétique par éléments finis permettent de proposer des cycles optimisés d'une durée de moins de 2 heures (au lieu de 4h30 en cuisson autoclave), en préservant la présence de particules de thermoplastiques dans la matrice. L'étude des propriétés des plaques fabriquées montre des résultats comparables à ceux obtenus pour des pièces mises en oeuvre lors de cycles standards de fabrication à l'aide du procédé autoclave. / The increase of composite content in aerospace structures requires an improvement of profitability through high curing processes. The curing step is based on the control of the degree of cure of the thermosetting system that governs the final properties of the composite parts. The Cage System technology from the Roctool company enables high curing rates thanks to induction heating system. Thus, the characterization and the kinetic modeling of the M21/T700 aeronautical prepreg have been realized for such sollicitations (i.e. high heating rates). To provide a better temperature control, the thermal and kinetic interactions are also considered by finite element modeling of composite thickness. Time Temperature Tranformation diagrams have been set up to build short curing cycle of less than 2h (instead of 4h30 in autoclave curing), considering the presence of thermoplastic particules. Finally, the part properties are in good agreement with the autoclave cycle recommended by the material supplier.

L’élaboration de composites en cuisson autoclave est un procédé bien maîtrisé maisles cycles de cuisson peuvent être très longs, en particulier dans le cas de préimprégnésaéronautiques. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier la possibilité de diminuer letemps des cycles de polymérisation pour la fabrication de composites stratifiés minces àl’aide d’un procédé de cuisson rapide. Des essais de caractérisation ont permis de définirles grandeurs thermodynamiques du préimprégné carbone/époxy qui a servi de base ànotre étude ainsi que les paramètres du modèle cinétique de la résine. Une simulationnumérique du procédé de cuisson, basée sur une modélisation des couplages desphénomènes chimiques (polymérisation de la résine), thermiques (transferts de chaleuravec prise en compte de l’exothermie de la réaction) et mécaniques (formation decontraintes et déformations résiduelles) induits par le procédé, a été développée dans lebut d’optimiser les cycles de polymérisation. La caractérisation mécanique des matériauxélaborés à partir d’un dispositif de cuisson rapide mis au point au Laboratoire a permis dedémontrer que nous n’avions pas de pertes de caractéristiques par rapport aux piècesélaborées en autoclave. / The autoclave polymerization is the bottleneck of the production flux for largepublic parts, hence the speedy polymerization process emerges to improve the productionratio. The objective is to study the possibility of reducing the cycle time of polymerizationfor the production of thin composite laminates using a fast cure process out-of-autoclave.Specific or standard chemical and mechanical characterization tests had been designed inorder to capture the expected characteristics for the model simulation and validate thesimulation results. According to the values obtained, an analysis based on the finiteelement technique is developed to simulate the speedy curing process of epoxy resincomposite. The analysis relates the cure temperature to the thermal, chemical and physicalprocesses occurring in the thin composite part during cure. Included in the analysis are theeffects such as the heat generation due to exothermic chemical reactions. For a specifiedcure cycle, the model could be used to calculate the temperature distribution, the degree ofcure of the resin inside the composite part as well as predict the residual curing stressesand the strains of the cured composite parts.Keywords :