Pratique pour développer une étape de dépôt - P157

 

Pratique pour développer une étape de dépôt
Document de pratique
Type de document	Pratiques
Identificateur de document	157
Thèmes	Gestion du dépôt et de la consolidation des matériaux
Tags	Bagging Consommables Débulking Déposition Démoulage Du développement à la production Cellule d'usine Développement de produit intégré Marche à suivre
Fonctions objectives	Prix Maintenir Gains Maintenir Qualité Maintenir
Flux de travail MSTE	Développement
Pré-requis :	Développement de produit intégré Pratiques Pratique pour développer une étape de processus

Vue d'ensemble

Cette page fournit des conseils sur la manière de procéder à l'étape de dépôt de matériaux, de la conceptualisation à la production. Cela comprend le dépistage conceptuel et la sélection préliminaire de l'outillage et de l'équipement, puis la finalisation détaillée de la fabrication (MSTE) système dans son ensemble. La page est divisée en trois onglets qui couvrent ces activités. Le dépistage conceptuel couvre l'initialisation de l'outillage et de l'équipement. La sélection de l'équipement implique l'identification du type et de la nécessité d'un équipement spécialisé pour la méthode de fabrication sélectionnée. Liens vers le Catalogue des systèmes fournir une liste spécifique d'équipements et d'outillages pour aider à guider ces décisions. La sélection préliminaire implique la maturation du matériau, de la forme, de l'outillage et de l'équipement et la quantification de leurs paramètres. Ceci est fait en tenant compte de Fondationale ou niveau des systèmes spécialisées. Enfin, la finalisation détaillée couvre le processus de qualification visant à garantir que chaque composant du système fonctionne comme prévu et que les exigences en matière de pièces/matériaux sont satisfaites (c'est-à-dire que les résultats sont acceptables). Liens vers Documents de méthode de connaissance des systèmes se trouvent ici.

Introduction

L'étape de dépôt du matériau est celle où le système de matériau, c'est-à-dire la fibre et résine, est placé sur l'outil avant d'être converti en produit final. Cette étape permet de créer l'épaisseur du stratifié et de déterminer la finition finale architecture fibre de la pièce. Cette étape demande généralement beaucoup de travail et peut représenter 40 à 60 % du coût de la pièce . Le choix de l'outillage et de l'équipement pour cette étape est essentiel pour déterminer le temps nécessaire à la fabrication d'une pièce ainsi que le degré de complexité qui peut être introduit dans la géométrie de la pièce. En général, un processus plus automatisé ne pourra donner que des géométries relativement simples, tandis qu'un processus davantage axé sur le lay-up manuel pourra avoir des géométries plus complexes.

Importance

L'étape de dépôt de matériau est l'une des premières étapes de fabrication d'une pièce et ajoutera les premiers coûts majeurs à la pièce en termes de coût des matériaux et de coûts de main-d'œuvre. Cette étape joue également un rôle important dans la détermination de la pierre composite orientation des fibres de la pièce et fibre fraction volumique, qui sont essentiels pour déterminer les propriétés mécaniques de la pièce finale. Plusieurs résultats de fabrication sont directement liés au dépôt et à la consolidation des matériaux. Cela comprend le plissement, l'ondulation des fibres, Fraction volumique de fibres, Porosité (teneur en vide), contrainte résiduelle et autres. De plus, la vitesse de dépôt du matériau peut avoir un impact direct sur le rendement. Le choix du bon procédé de fabrication et des paramètres de traitement de dépôt de matériau appropriés est essentiel pour un système de fabrication composite.

Pratiques

La section suivante suit les trois étapes de conception du processus : sélection, filtrage et finalisation. Chacune des étapes de conception du processus est abordée dans le cadre de chacun des sujets MSTE. Chaque sujet MSTE fournit des questions à prendre en compte pour chaque étape de conception afin de faire progresser chaque sujet de la sélection à la finalisation.

pour écran

Choisir

Finaliser

À ce stade de la conception du premier processus, le développeur affinera le processus de dépôt pour l'adapter au mieux à son application. En effectuant un processus de sélection approfondi, il peut identifier très tôt les problèmes et les limites potentiels, ce qui peut contribuer à réduire les coûts, à améliorer les tarifs et à augmenter les chances d'obtenir un produit final réussi.

En savoir plus sur les différents types d'étapes de dépôt de matériaux prédéterminées dans le catalogue Systèmes Dépôt de matière.

Matériel

À ce stade, le système de matériaux est en grande partie défini et sera utilisé pour décider de la méthode de dépôt. Au stade de la sélection, il existe une vue d'ensemble des processus et certaines questions importantes à examiner.

• Le renfort est-il sec et va-t-il nécessiter une forme quelconque de processus de mouillage ? Cela peut conduire à choisir une pose humide ou une forme quelconque de processus d'infusion.
• Le renfort est-il pré-imprégné et le processus de dépôt sera-t-il automatique ?
• Est le système thermoplastique et nécessitent des températures élevées pour l’imprégnation ?

Forme

La forme de la pièce ici aidera à identifier les complications potentielles dans le processus de dépôt.

• Y a-t-il des zones profondes qui peuvent être difficiles à atteindre ?
• La pièce est-elle trop grande pour que quelqu'un puisse la traverser ?

Outillage

Les choix d’outillage dépendront des décisions prises précédemment sur le type de procédé de dépôt et la forme de la pièce.

• Si la forme de la pièce est très complexe, l'outil devra-t-il être fabriqué en pièces séparées pour être démonté pour le démoulage ?
• Le système de résine nécessite-t-il de la chaleur pour durcir ? Si tel est le cas, l'outillage doit également être capable de résister aux températures.
• L'outil doit-il également tenir compte de l'espace requis pour un sac sous vide sur la pièce ?

Équipement

• Y aura-t-il besoin d’équipements pour aider les opérateurs à déposer du matériel ?
• Est-il nécessaire que les opérateurs découpent ou façonnent le matériau in situ ?

La sélection de la porte de conception permettra au développeur de sélectionner un processus qui conviendra à son application, puis de passer à la sélection de l'outillage et de l'équipement de support pour son processus. Le catalogue des systèmes comportera une section sur les types d'équipements Équipement.

Matériel

La prise en compte du matériau au stade de la sélection de la conception pour une étape de dépôt sera davantage axée sur la sélection d'une technique de dépôt du matériau plutôt que sur le choix d'un matériau. À ce stade du processus de développement, le système de matériaux doit être principalement défini de telle sorte qu'au lieu de sélectionner le matériau, le développeur développe une séquence et une technique. Par exemple, si la procédure de dépôt est une pose par voie humide, cette étape est l'occasion de décider de la séquence de résine et de renforcement, ou de décider si une machine de pré-imprégnation est nécessaire dans le cadre de l'équipement.

Forme

Lors de l'étape de sélection, le rôle de la prise en compte de la forme sera de voir l'interaction entre la forme de l'outillage et la méthode de dépôt. Si la forme est très complexe, une opération plus manuelle est nécessaire pour pouvoir garantir que le matériau se conforme à la forme complexe, si la géométrie de la pièce est plus simple, une approche plus automatisée peut être envisagée. La forme de la pièce montrera également la conformabilité du matériau à la géométrie de l'outil et commencera à ce stade à montrer les faiblesses du système de matériaux sélectionné.

Outillage

Le choix de l'outillage à cette étape du processus de fabrication sera principalement axé sur la manière dont les opérateurs interagiront avec l'outil. L'outil doit être construit de manière à ce que les opérateurs puissent effectuer l'étape de dépôt. En revanche, si le processus de dépôt est automatique ou presque automatique comme une étape de pultrusion, les décisions en matière d'outillage ne seront pas affectées dans une large mesure par cette étape.

La deuxième moitié du processus de sélection de l'outillage concerne les consommables. Pour un processus qui repose sur des sacs sous vide, l'utilisation de consommables sera élevée car chaque pièce utilisera un sac sous vide jetable, un reniflard, un produit d'étanchéité pour sac, etc. Il existe des options permettant d'utiliser des sacs sous vide en silicone réutilisables pour réduire la quantité de déchets et réduire le temps nécessaire à l'application d'un sac sur une pièce, ce qui aura pour inconvénient d'augmenter les coûts. Pour les processus qui ne nécessitent pas de mise sous vide, comme un Presse à chaud, les consommables à cette étape du processus seront limités. Selon le processus spécifique, il peut être nécessaire d'utiliser un film pelable ou un film de démoulage, et très probablement un agent de démoulage.

Équipement

Après avoir sélectionné le type de procédé de dépôt, un certain nombre de décisions doivent être prises pour sélectionner l'équipement, en particulier s'il s'agit d'un procédé à forte intensité de main-d'œuvre. Il peut s'agir de décider si des ciseaux sont nécessaires ou de guides laser pour le placement des plis.

• S'il est possible de procéder à des modifications sur place, quel type d'équipement portatif sera mis à la disposition des opérateurs ?
• Comment le placement des plis sera-t-il dicté, y aura-t-il un plan de pli sur les instructions de travail ou y aura-t-il besoin d'un projecteur laser ?
• Est-ce qu'il faut un équipement quelconque pour le dépôt proprement dit du matériau, comme un pistolet pulvérisateur ?
• Des rouleaux et des raclettes sont-ils nécessaires ?
• De quel type de gants et autres EPI les opérateurs auront-ils besoin ?

Plis de fibre de verre enroulés pour saturer la fibre de résine dans une pièce prototype.

À cette étape de conception du processus, tous les composants de l'étape du processus sont sélectionnés et éventuellement acquis en interne. Il est alors temps de discuter et de découvrir les interactions de chacun des quatre piliers et de finaliser un processus efficace. L'effet de chacun des matériaux, de la forme, de l'outillage et de l'équipement sur l'étape de dépôt de matériau est discuté en détail dans Gestion du dépôt et de la consolidation des matériaux (MDCM). Cette section du KPC aborde également les différentes Paramètres du système - entrées et résultats ou Interactions avec le système qui se produisent pendant le traitement et qu'il est important de prendre en compte lors de la finalisation de votre étape de dépôt de matériau.

Pour finaliser le processus, il peut être nécessaire de fabriquer des prototypes ou de tester l'étape de dépôt afin de quantifier l'interaction de tous les aspects du système. Par exemple, lors d'une superposition, un pli ou une certaine position du pli peut être difficile à placer et provoquer des plis. Cela peut conduire à devoir diviser le pli en deux moitiés ou, dans le pire des cas, à revenir en arrière et à apporter des modifications à la géométrie de la pièce. Ou bien, on découvre qu'une section de la pièce manque de résine, ce qui peut conduire à modifier la séquence de placement de la résine et des renforts ou à passer à un autre type de rouleau pour une meilleure distribution de la résine.

Production

Vous trouverez ci-dessous une liste des meilleurs pratique documents conçus pour aider à résoudre les problèmes spécifiques qui peuvent survenir pendant la production et comment les éviter.

• Dégazage de la résine décrit les raisons et les meilleures pratiques pour éliminer l'air emprisonné et les substances volatiles de votre résine avant l'étape de dépôt.
• Exercices pour appliquer le gel coat et quand appliquer le renfort
• Prévention de la formation de vides lors du dépôt de matériaux
• Savoir quand utiliser des barrages de bordure et quel type
• Prévenir la formation de rides lors du dépôt de matière

Explorez davantage ce domaine

• Pratique pour développer une étape de dépôt - P157
  • Dégazage des résines - P166
  • Exercices pour développer un lay-up humide - P108

Pages liées

Type de page	Liens
Introduction aux articles sur les composites
Articles sur les connaissances fondamentales
Documents sur la méthode des connaissances fondamentales	Comment mesurer le temps de gel - M101 Comment mesurer le contenu des armatures (et le contenu matriciel correspondant) - M109
Exemples concrets de connaissances fondamentales
Articles sur la connaissance des systèmes
Documents de méthode de connaissance des systèmes
Connaissance des systèmes Exemples travaillés
Articles du catalogue des systèmes
Objets du catalogue des systèmes – Matériel
Objets du catalogue de systèmes – Forme
Objets du catalogue des systèmes – Outillage et consommables
Objets du catalogue des systèmes – Équipement
Documents de pratique	Dessin de pièce de production composite - P169 Consolidation des Thermoplastiques - P170 Sélection des matériaux - P153 Pratique pour développer une étape de consolidation - P158 Pratique pour développer une étape de dépôt - P157 Pratique pour développer un produit - P111 Pratique pour identifier les étapes du processus - P102 Sélection de processus pour l'augmentation de la production - P171 Sélection des exigences fonctionnelles - P152.0 Développement de forme - P151.0 Ensachage sous vide - P168 Ensachage sous vide pour préimprégnés - P172 Ensachage sous vide pour infusion sous vide - P173
Études de cas	Étude comparative des coûts d'une méthode de fabrication de coque de bateau de loisirs en GFRP ; Spray Up ou Infusion de Résine - C115 Développement pour une future augmentation de la production - C113 Manque d'exigences dans le développement de produits - C104 Optimisation du coût par rapport au poids pour les pièces à faible volume de production - C112 SAMPE Canada - CKN - Concours étudiant CANCOM : Étude de cas - C121 Utilisation d'une simulation de bonne taille pour aider à la prise de décision dans les systèmes de fabrication de composites thermoplastiques - C114
Articles Perspectives	Approche de CKN pour développer des produits avec des matériaux composites - A332 Webinaire Ingénierie des matériaux composites session 5 - Procédés de fabrication - Introduction - A124 Webinaire sur l'ingénierie des matériaux composites session 6 - Procédés de fabrication - Traitement des préimprégnés - A125 Webinaire Ingénierie des matériaux composites session 7 - Procédés de fabrication - Moulage de composites liquides - A126 Formage de tissu : comment cela affecte la conception et le traitement, et comment la simulation peut y remédier - A310 Architecture Fibre : Disponibilité, avantages et inconvénients, et sélection pour mon application - A309 Porosité dans les matériaux composites - Partie I - A336 Porosité dans les matériaux composites - Partie II - A337 Pultrusion de Composites Thermoplastiques - A334

Références

À propos	Aide

Dans le contexte des connaissances dans la pratique, les connaissances font référence à l'utilisation systématique des connaissances scientifiques dans la pratique de la fabrication de composites.

Il existe une distinction entre les connaissances fondées sur l'expérience et les connaissances fondées sur la science :

• Les connaissances basées sur l'expérience ("savoir-faire") sont une compréhension des résultats potentiels et de leurs relations qui est fondée sur le pragmatisme et l'expérience accumulée au fil du temps dans des programmes individuels, des entreprises et plus largement dans l'industrie.
• La connaissance basée sur la science (« savoir-pourquoi ») est une compréhension des résultats potentiels et de leurs relations, basée sur l'importante physique du traitement, qui est suffisamment mature pour être codifiée à l'aide des lois gouvernantes et des équations constitutives appropriées.

Pour les composites à matrice polymère (PMC), la résine fait référence à la matrice ; la phase matérielle continue qui lie le renfort ensemble, maintient la forme et transfère la charge. Les résines sont divisées en deux groupes principaux : les thermodurcissables et les thermoplastiques.

L'architecture de la fibre fait référence à la façon dont la fibre est assemblée.

Architectures les plus courantes :

• Unidirectionnel
• Tapis à fils coupés (CSM) et fibres coupées (pistolet chopper)
• Tapis de filaments continus (CFM)
• Étoffe tissée
• Tissu non frisé (NCF)
• Tressé
• Prepreg

Matériaux d'ingénierie (conçus pour avoir des propriétés spécifiques) fabriqués à partir de deux ou plusieurs matériaux constitutifs ayant des propriétés physiques ou chimiques différentes. Les constituants restent séparés et distincts au niveau macroscopique au sein de la structure finie.

Fraction volumique de la matrice ou des fibres par rapport au volume total du composite (matrice + fibre).

Les résultats représentent la gamme de réponse/sensibilité aux attributs du système d'usine. Ceux qui ne satisfont pas aux exigences de fabrication sont appelés défauts. Des exemples de résultats de fabrication comprennent les résultats de paramètres de processus, les résultats de structure matérielle et les résultats de performance matérielle.

Une classe de polymères, dont certains exemples courants incluent le polypropylène et le polyéthylène.

Ils ramollissent et fondent au chauffage (c'est-à-dire potentiellement recyclables), viscosité élevée à la fusion, donc fibres difficiles à saturer. Nécessite généralement beaucoup de pression et de chaleur pour être traité.

Toute activité de fabrication et/ou de prise de décision qui se produit à n'importe quelle étape du cycle de conception de développement (par exemple, de la conception à la production).

Dans le contexte des connaissances en pratique, la pratique fait référence à l'utilisation systématique des connaissances scientifiques pour réduire les risques, les coûts et le temps de développement des composites.