Soutenance de thèse de Faisal CHEGDANI

08/11/2016

Analyse Multi-échelle de l’Usinage des Matériaux Biosourcés : Application aux Agrocomposites


Les fibres naturelles telles que le lin, le chanvre, le bambou ou la miscanthus sont de plus en plus utilisées pour renforcer les composites industriels afin de réduire le poids, le coût et l’impact environnemental des produits. Elles remplacent les composites conventionnels tels que les composites à base de résine polymère et fibres synthétiques. Les méthodes de parachèvement par usinage de ces produits agrocomposites demeurent un verrou technologique et un défi scientifique. Ceci est dû principalement à la structure complexe des fibres végétales constituée de cellulose et issue des feuilles ou des tiges de plantes cultivées. Ce travail de thèse propose une analyse multiéchelle du comportement à la coupe de ces matériaux renouvelables qui exploite un procédé 2D de coupe orthogonale et un procédé 3D de coupe par fraisage. L’objectif étant de mieux appréhender les mécanismes physiques majeurs activés par le processus d’enlèvement de matière des agrocomposites. Aussi, pour identifier les effets d’échelle observés en usinage, une caractérisation tribo-mécanique des agrocomposites stratifiés par nanoindentation et rayage ainsi que des essais mécaniques spécifiques ont été réalisés. Les fibres végétales se différencient des fibres synthétiques par une flexibilité transversale qui leur confère une grande capacité à se déformer lors du contact avec l’outil de coupe. Ainsi, la rigidité mécanique du contact outil/matière contrôle ici la coupe par cisaillement plastique des fibres végétales et, par conséquence, la qualité de la surface usinée des agrocomposites. Les fibres végétales, associées à une matrice polymère thermoplastique, présentent par ailleurs un comportement mécanique élastoplastique avec un endommagement ductile lorsqu’elles sont sollicitées suivant leur direction transversale. Ceci explique la production de copeaux continus en usinage par opposition aux composites synthétiques conventionnels. Les comportements mécanique et tribologique des fibres végétales en usinage sont fonction de l’échelle de contact. Ceci explique le caractère multiéchelle de la coupe des agrocomposites dont l’usinabilité est intiment liée à la taille du renfort fibreux. 


Directeur de thèse : Mohamed EL MANSOR, Arts et Métiers ParisTech

co-encadrement : Sabeur MEZGHANI, Arts et Métiers ParisTech


Jury

M. Stéphane FONTAINE, Professeur des universités (Rapporteur), Laboratoire DRIVE / EA 1859, Institut Supérieur de l’Automobile et des Transports

M. Christophe BALEY, Professeur des universités  (Rapporteur), Institut de recherche Dupuy de Lôme (IRDL) FRE CNRS 3744 , Université de Bretagne Sud 

M. Frédéric JACQUEMIN, Professeur des universités (Examinateur), Laboratoire E3M – GeM / UMR CNRS 6183, Université de Nantes

M. Mohamed EL MANSORI, Professeur des universités (Examinateur), MSMP-EA7350, Arts et Métiers ParisTech

M. Sabeur MEZGHANI, Maître de Conférences (Examinateur), MSMP-EA7350, Arts et Métiers ParisTech, 

Mme. Valérie MARCEL, Responsable R&D, (Invitée), Faurecia Interior Systems, ZI François Sommer - R&D Center 

Mme. Martine CARRIEU, (Invitée), Directrice du Pôle Développement Economique, Enseignement Supérieur et Recherche, CAC, Châlons-en-Champagne