Conception et fabrication d'une coque de dériveur Moth à faible empreinte carbone

Résumé

En adéquation avec les enjeux climatiques auxquels le monde fait face aujourd’hui, on voit naître dans l’industrie de plus en plus de projets dont le but est de minimiser l’impact environnemental des produits. C’est notamment le cas de l’industrie nautique de la voile qui, utilisant principalement des matériaux composites polluants et non recyclables, a un grand rôle à jouer dans cette transition. Ce mémoire porte sur la conception et la fabrication d’une coque de dériveur volant sur hydrofoils (Moth) à faible empreinte carbone. L’objectif principal était de proposer une coque à la structure fiable et performante réalisée à partir de matériaux à faible impact environnemental. Dans un premier temps, le fonctionnement d’un Moth à foils a été revu puis, à partir des principes physiques de la navigation à la voile, le bilan des forces pour les cas de chargement principaux a été défini. La valeur de ces forces a alors pu être calculée à partir d’une approche statique et d’une simulation dynamique (DVPP) du comportement du bateau en navigation. Ensuite les matériaux pour la fabrication ont été sélectionnés selon des considérations mécaniques et environnementales. Ils ont alors été caractérisés à l’aide d’essais divers visant d’abord à fournir les constantes de l’ingénieur pour la conception puis à valider les procédés de fabrication. À la suite de cela, la géométrie externe et interne de la coque a été dessinée et son équilibre en vol vérifié à l’aide du DVPP. Une modélisation par éléments finis a été réalisée pour dimensionner les stratifiés des différentes zones de la structure. Les résultats d’analyse en rupture et en flambement ont été exploités. Enfin, l’outillage puis la coque ont été fabriqués et assemblés et l’impact environnemental du projet a été évalué à l’aide d’une analyse de cycle de vie. Un composite sandwich à résine thermoplastique recyclable (Elium®) renforcé de fibres de lin a majoritairement été utilisée pour la construction de la coque. Une partie plus sollicitée de la structure interne a été infusée en carbone / Elium®. Les moules ont été fabriqués par impression 3D à grande échelle avec un PET recyclé renforcé à 30% de fibre de verre. Ils pourront être broyés et recyclés pour fabriquer de nouveaux outillages à l’aide du même procédé. Le potentiel de réchauffement climatique du projet a été estimé à 745 kg CO2,éq, soit environ trois fois moins que pour une coque équivalente en carbone / époxy.

Date	7 juin 2024
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Simon Joncas (Directeur(-trice)) & Louis Laberge Lebel (Codirecteur(-trice))