L'extrusion est un procédé largement utilisé dans l'industrie de transformation des polymères. Il s'agit de pousser le matériau à travers une filière avec une forme de section spécifique, ce qui donne des produits tels que des profilés, des feuilles minces, des films et des tubes. Cependant, la forme du produit final (ce que l'on appelle l'extrudat) est fortement influencée par un phénomène appelé gonflement. doctorat La candidate Michelle Spanjaards a développé un modèle numérique qui réduit ce problème. Elle soutiendra sa thèse au département de génie mécanique le vendredi 21 janvier.

La précision est extrêmement importante pour les extrudats, afin de s'assurer qu'ils ont exactement les dimensions souhaitées. Cependant, les extrudats ont tendance à se dilater une fois que le fluide quitte la filière, en raison de contraintes internes dans le matériau, conduisant à des produits sous-optimaux.

Habituellement, ce problème est résolu en utilisant une approche expérimentale par essais et erreurs, un processus qui n'est pas durable car il produit des déchets de matériaux inutiles. Cela prend également du temps et est donc inefficace et coûteux.

Prédire la bonne forme

Pour relever ce défi, Michelle Spanjaards du groupe de recherche Polymer Technology a développé un modèle numérique capable de prédire la forme de l'extrudat et d'optimiser la forme de la filière afin d'obtenir un extrudat aux dimensions souhaitées. En particulier, elle a développé un modèle d'éléments finis 3D transitoire pour les fluides viscoélastiques sortant de matrices de forme complexe.

Elle a combiné cette méthode avec un schéma de contrôle actif en temps réel, pour résoudre numériquement le problème inverse de la conception de filière tridimensionnelle pour le gonflement de l'extrudat. Une connexion de rétroaction est établie entre la méthode des éléments finis et le schéma de contrôle.

Les résultats montrent qu'il s'agit d'une approche prometteuse pour concevoir des filières pour des flux d'extrusion viscoélastiques. Une fois que vous avez un contrôleur stable, il optimise la forme d'extrusion souhaitée indépendamment de la forme souhaitée que vous choisissez.