CAPET concours externe 

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur 
Épreuve d'admissibilité 
Option ingénierie mécanique 

L'épreuve consiste en une résolution de problème. 
L'épreuve vise à apprécier la capacité du candidat, à partir de l'exploitation de ressources et documents techniques, à résoudre un problème technique posé et à établir des éléments de conception préliminaire.

Support de l'épreuve : Obtention de profilés composites par pultrusion 

Présentation du support d’étude  

Mise en situation  

La technique par pultrusion ou « extrusion par tirage » est un procédé de mise en œuvre en continu de tubes et profilés en matériaux composites. Ce procédé permet la production de profilés (figure 1) de section constante en grande série.

Le fonctionnement général (figure 1) peut se résumer ainsi : le renfort (tissu, mat, fibres) conditionné en bobine et imprégné de résine thermodurcissable ou de polymère thermoplastique est tiré à travers une filière chauffée qui contrôle la teneur en résine ou polymère et détermine la forme de la section. Le passage dans ce four va ainsi provoquer la polymérisation de la résine ou la fusion du polymère et donner la forme finale. Le produit est ensuite coupé à la longueur souhaitée.

Une société française, spécialiste dans l’obtention de profilés à base de fibre de carbone ou fibre de verre par pultrusion, conçoit et exploite ses propres lignes de production. La croissance et l’évolution du marché imposent le développement d’une nouvelle série de machine de production (figure 2).

La nouvelle ligne de production se décompose en 2 sous-ensembles distincts (figure 2) :

─ un module de traction constitué de 2 chariots identiques équipés chacun de 2 pinces identiques permettant l’avance par traction continue de la matière formée en profilé ;
─ un module de coupe (non étudié dans ce sujet) permettant le débit des profilés aux dimensions souhaitées « à la volée ».

Le module de traction fera l’objet des différentes études menées dans ce sujet.

Descriptions fonctionnelle et structurelle du module de traction  

L’annexe A présente un extrait du cahier des charges sous la forme d’un diagramme partiel des exigences.

Les annexes B et C présentent le modèle 3D d’une proposition de conception préliminaire du module de traction mettant en évidence les éléments structurels principaux ainsi que les différentes classes d’équivalence cinématiques.

L’annexe D présente le diagramme partiel de définition de blocs détaillant les éléments structurels du module de traction implantés dans la nouvelle ligne de production.

Les chariots du module de traction ont un mouvement linéaire de va-et-vient, chacun est équipé de 2 pinces identiques (réglables manuellement en hauteur et largeur indépendamment) assurant le pincement du profilé lors de sa traction. Au cours de la production, le profilé est tiré en permanence par au moins un chariot du module de traction.

Un schéma cinématique minimal du chariot est représenté sur l’annexe E.

Études 

Les différentes études abordées dans ce sujet visent à résoudre des problèmes techniques en vue de proposer des solutions de conception préliminaire :

─ étude A : garantir un guidage en translation rigide des chariots et capable de supporter la force de traction ;
─ étude B : fournir la puissance nécessaire au chariot pour garantir la force de traction sur le profilé ;
─ étude C : assurer la transmission de la force de pincement par le guidage en translation de la tête de compression ;
─ étude D : garantir un pincement efficace du profilé.

Les études sont toutes indépendantes et peuvent être traitées dans n’importe quel ordre.