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Actuateurs et capteurs en fibres polymères composites

Contexte et objectifs

Pour réaliser des actuateurs et capteurs en forme de fibres, l'objectif du projet est de développer un système permettant de fabriquer des fibres piézoélectriques et/ou conductrices pour des applications comme actuateur ou capteur en fibres polymères composites.

Etude de faisabilité des actuateurs à base de fibres polymères

Deux approches ont été étudiés pour la fabrication des actuateurs à base de fibres et poursuivis pour leur développement en vue de deux types d'actuation, (i) actuation piézoélectrique et (ii) actuation thermique.

Actuation piézoélectrique : design et réalisation des buses d'extraction pour la fabrication de fibres de polymères composites

Inspiré et basé sur des résultats obtenus par la technique d'électrospinning effectué au laboratoire COMATEC-LANS de la HEIG-VD sur la base de différents polymères, des calculs ont été effectués pour définir le design d'une buse d'extrusion qui permettra la co-extrusion de matériaux pour la fabrication de fibres de polymères composites. Des buses ont été ensuite conçues. Des tests d'étanchéité à l'aide d'eau ont été effectués avec succès. Les buses développées pourront être appliquées pour la fabrication de fibres piézoélectriques pour le développement d'actuateurs en fibres polymères composites.

Actuation thermique : développement d'une machine et procédé de fabrication d'actuateurs thermiques flexibles à base de fibres polymères

Par méthodes de modélisation et prototypage rapide différents machines et procédés de fabrication ont été conçus et testés pour la fabrication d'actuateurs thermiques flexibles à base de polymères.

Le système développé permet la fabrication reproductible des actuateurs élastiques à base de fibres polymères. Les actuateurs développés ont été testés et évalués dans un mode d'utilisation cyclique des mouvements de contraction et dilatation. Par un design géométrique basé sur l'amplification de mouvement, des mouvements avec des changements dimensionnels de l'ordre de 10%-15% de la longueur de l'actuateur flexible ont pu être obtenus de manière répétable.

Conclusion et perspectives

Ce projet a permis de fabriquer des buses d'extrusion pour polymères composites et de développer un système de fabrication d'actuateurs thermiques flexibles à base de fibres de polymères. Les tests cycliques des actuateurs ont démontré des amplitudes de contraction-dilatation de l'ordre de 10%-15% de leur longueur. Le choix de matériaux et le mode d'actuation pourront ainsi être optimisés pour des applications dans différents secteurs.