Le procédé de compression en matrice est un procédé de mise en forme au cours duquel la poudre passe de l’état lâche à l’état dense sous l’effet de contrainte mécanique. Dans une première approche numérique, la densification du lit de poudre est modélisée en utilisant la méthode des éléments finis (FEM) sous Abaqus® et le comportement de la poudre est représenté par un modèle macroscopique : le modèle de Drucker-Prager Cap. Les différents paramètres de ce modèle sont déterminés expérimentalement.

Tout le cycle de compression (étape de densification ou de compression, étape de relaxation et étape d’éjection) est numériquement modélisé. La répartition dans le lit de poudre des variables d’intérêt telles que les contraintes et la densité est représentée ainsi que l’évolution de ces dernières au cours de la compression. Les courbes caractéristiques de la compression en matrice sont extraites de la simulation et comparées aux données expérimentales. Ces comparaisons ont montré une différence entre simulation et expérience dans la phase de relaxation. Cette différence est due au comportement visqueux de la poudre. Des améliorations (développement d’une subroutine « creep » ) ont ainsi été apportées au modèle numérique pour prendre en compte ce comportement de la poudre.

La combinaison modélisation/expérience permet de montrer l’effet de certains paramètres comme la pression radiale sur l’apparition de défauts dans le comprimé. Les études faites en modélisation numérique ont aussi permis de mettre en évidence la différence entre les comprimés à faces plates et ceux à faces convexes notamment en matière de mode de densification mais aussi de recouvrement élastique. Ces éléments conditionnent la cohésion finale du comprimé.

Une deuxième approche numérique est en cours de développement dans l’équipe et fait appel à la méthode des éléments discrets (DEM) pour prendre en compte cette fois-ci les interactions à l’échelle de la particule. Cette modélisation utilise le logiciel GranOO qui est un code de calcul par éléments discrets développé au sein du laboratoire I2M. L’approche DEM classique se limite à considérer en général des contacts élastiques indépendants. Dans le cas de la compression des poudres, surtout quand la densité relative augmente, il est nécessaire d’intégrer la notion de multi-contacts. L’étape suivante est la proposition de modèles pour rendre compte de la déformation plastique et de la formation de liens cohésifs au sein du lit de poudre au cours de la compression.

 

Partenariats et soutiens : Chanel, Sanofi, ICMCB, CPU Université de Bordeaux