Modélisation et Optimisation Mono et Multi objective lors du tournage du PEEK CF30% avec des outils PCD en utilisant les méthodes RSM, ANN et MCDM

Abstract

Les polymères renforcés de fibres de carbone tels que le PEEK CF30 % sont largement utilisés dans les secteurs aérospatial et biomédical en raison de leur haute résistance mécanique et de leur résistance thermique. Ces polymères présentent cependant des défis d’usinage, notamment une finition de surface irrégulière, une consommation élevée d’énergie et une productivité réduite. Il est donc essentiel d’optimiser les paramètres de coupe pour pallier ces limitations. Dans cette étude, consacrée au tournage du PEEK CF30% à l’aide d’outils PCD, ces problématiques ont été investiguées. À cet effet, un plan expérimental de Taguchi L18 a été mis en place pour structurer les essais. L’influence des paramètres de coupe, à savoir la vitesse de coupe (Vc), l’avance (f), la profondeur de passe (ap) et le rayon du bec de l’outil (r), sur l’effort de coupe tangentiel (Fz), la rugosité de surface (Ra), la puissance de coupe (Pc), la température de coupe (T°) et le débit d’enlèvement de matière (D) a été analysée en détail. Une approche statistique fondée sur l’Analyse de la Variance (ANOVA) a été appliquée pour identifier les facteurs les plus influents sur les réponses étudiées. Par ailleurs, les méthodes de la Méthodologie de Surface de Réponse (RSM) et des Réseaux de Neurones Artificiels (ANN) ont été appliquées pour modéliser les réponses (Fz, Ra, Pc, T°). Enfin, pour l’optimisation mono-objectif, la méthode Taguchi a été utilisée afin de minimiser individuellement les réponses de sortie tout en maximisant (D). En complément, l’optimisation multi-objective a été réalisée en utilisant les méthodes Fonction de Désirabilité (DF), GRA, probabiliste et TOPSIS, afin de déterminer les conditions de coupe optimales permettant de minimiser simultanément (Fz, Ra, Pc, T°) tout en maximisant (D). Les résultats obtenus ont permis d’identifier des paramètres favorables à un usinage efficace du PEEK CF30%, contribuant ainsi à des stratégies d’usinage améliorées pour des applications industrielles.