Contrôle optimal de la cinématique de la découpe de matériaux flexibles par lame vibrante - approche énergétique

Entreprise française de haute technologie fondée en 1973, Lectra propose aux entreprises du secteur de la mode, de l'ameublement et de l'automobile des solutions technologiques combinant des logiciels, des découpeurs, des services et des données. Elle commercialise entre autres des machines automatiques de découpe de tissus multiplis où les épaisseurs coupées sont importantes.

La découpe de différents plis de matériaux flexibles est réalisée par le déplacement d'une lame vibrante. Cette action est la résultante d'un déplacement horizontal (vitesse d'avance V) et d'un déplacement vertical (fréquence de coupe f) suivant une amplitude définie (A). Il existe un rapport entre vitesse d'avance, fréquence et amplitude de coupe à déterminer pour optimiser les efforts appliqués à l'outils pendant la coupe ; ce rapport conditionne l'usure de l'outil et la qualité de coupe. Une tête de coupe instrumentée a permis d'obtenir le profil des efforts de coupe frontaux selon différents paramètres de coupe. Nous y constatons une dissymétrie de l'effort entre les montées et les descentes de lame.
Par une combinaison d'avance et d'oscillation, la lame découpe la matière. Pendant sa descente, le fil tranchant incurvé (sous l'effet de l'effort frontal) vient en contact avec la matière et la coupe. C'est au moment de remonter que la dissymétrie de l'effort apparaît.

En raisonnant la coupe sur le plan énergétique, il doit être possible d'optimiser le travail de la lame (effort frontal/vertical) selon son déplacement et son comportement dynamique dans la matière et de compenser de plus les pertes du travail effectif lorsque la vitesse verticale est nulle (passages aux points morts hauts et bas).
Cela peut être par une étude approfondie des méthodes d'analyse et de contrôle de la cinématique afin de conserver un niveau de travail optimal de la lame dans la matière ou plus radicalement par une modification plus profonde de la cinématique de coupe.
L'objectif est de déterminer une modélisation fiable et précise de la loi de coupe qui intègre l'ensemble de la dynamique du système afin d'obtenir, à termes, un démonstrateur ou jumeau numérique de la nouvelle tête à réaliser.
Il est attendu, tout d'abord, une étude de l'état de l'art concernant la découpe par lame vibrante et des tests sur matériel existant pour mieux appréhender les limitations du système et les verrous technologiques à lever. Ensuite, une proposition par contrôle ou modification de la cinématique actuelle sera étudiée. Après mise en pratique et/ou fabrication, de nouveaux relevés d'efforts pendant la coupe mettront à l'épreuve cette proposition

Début de la thèse : 01/10/2025

Autre type de financement - Contrat de recherche

Université de Bordeaux

209 Sciences Physiques et de l'Ingénieur

Etudiant Bac+5 ou niveau Ingénieur. Le(la) candidat(e) doit avoir une base solide en conception de système mécanique. Des connaissances en automatisme, mécatronique et logiciel embarqué seront appréciées également. La montée en compétence sur les domaines qu'il(elle) maitrise moins pourra se faire avec l'aide des équipes interne de Lectra