Agrégation externe SII - 2025 - Option SII et ingénierie mécanique - Épreuve de conception

Agrégation concours externe

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie mécanique

Support : Procédé d'enroulage de profilés en caoutchouc

Contexte de l’étude

L’architecture de l’enveloppe d’un pneumatique (figure 1) requiert, entre autres, l’utilisation de Profilés de Gomme Intérieur (dits « PGI ») dont le rôle consiste à assurer l’étanchéité à l’air d’un pneumatique et de Profils Renforts de Carcasse (dits « PRC ») dont le rôle est de faire la liaison entre le « PGI » et la nappe carcasse.

Ces profilés, extrudés en continu, sont constitués d’un mélange de caoutchouc naturel avec de la silice et de noir de carbone, communément appelé « butyl ».

La ligne d’enroulage (figure 2), objet de cette étude, enroule en continu (c’est-à-dire sans arrêt de la ligne d’extrusion) ces profilés sur une bobine avec un intercalaire entre chaque couche pour éviter le collage des différentes couches entre elles.

Elle permet donc :

• un refroidissement et une stabilisation de la gomme ;
• le transport et le stockage des profilés ;
• la préservation des caractéristiques géométriques des profilés.

Le profilé extrudé est tout d’abord dirigé vers un poste de découpe, chargé de couper le profilé avant chaque changement de bobine. La solution technologique retenue permet de couper le profilé à la volée, c’est-à-dire sans arrêt de la ligne d’extrusion.

La ligne d’enroulage guide le profilé vers le poste d’enroulage 1 ou vers le poste d’enroulage 2 grâce à un dispositif d’aiguillage (non étudié dans ce sujet).

Le film intercalaire est contrôlé en tension grâce à la mesure du diamètre du rouleau sur lequel il est enroulé (via un capteur à ultra-sons). Le couple de freinage appliqué au rouleau est adapté pour maintenir une tension constante.

Le profilé est déposé par gravité sur le film intercalaire (tendu). Un pantin mesure en permanence l’allure du brin mou du profilé pour asservir en permanence la vitesse d’enroulage de la bobine de telle sorte à ne pas le déformer.

Le sujet s’attache à répondre à la problématique suivante :

Comment enrouler le profilé en continu sous forme de bobines sans le déformer ?

Problématique et études menées

Afin de répondre à cette problématique, le sujet aborde les points suivants :

• Partie 1 : analyse de la fonction « découper le profilé »
• Partie 2 : analyse de la fonction « enrouler le profilé »
• Partie 3 : synthèse globale des études menées.