Soutenance de thèse d’Alan Taboré

Modélisation des cinétiques de réaction chimique, transferts thermiques et contraintes résiduelles au sein de lentilles ophtalmiques à haut indice optique

Alan Taboré a réalisé sa recherche doctorale dans les équipes de recherche CFL et S&P sous la direction de Franck Pigeonneau et Jean-Luc Bouvard. Il soutient sa thèse de doctorat en spécialité “Mécanique Numérique et Matériaux” le 9 janvier 2025 devant le jury suivant :

M. Steven LE CORRE Laboratoire de Thermique et Énergie de Nantes Rapporteur
Mme Jannick DUCHET-RUMEAU INSA de Lyon Rapporteure
Mme Valérie NASSIET ENI de Tarbes Examinatrice
M. Nicolas SBIRRAZZUOLI Université Côte d’Azur Examinateur
M. Jean-Luc BOUVARD Mines Paris PSL (CEMEF) Examinateur
M. Franck PIGEONNEAU Mines Paris PSL (CEMEF) Examinateur

Résumé :

Cette thèse, en collaboration avec EssilorLuxottica, vise à modéliser la cinétique des réactions chimiques et l’évolution des contraintes lors de la production de lentilles ophtalmiques. Il s’agit d’un processus de production en deux étapes avec une première étape de polymérisation dans un moule. Au cours de cette étape, la résine se solidifie et se contracte, générant des contraintes résiduelles. Au cours de la deuxième étape, la lentille est recuite pour éliminer les contraintes créées par le processus de polymérisation. Dans un premier temps, les cinétiques de réticulation des résines thermodurcissables obtenues par DSC sont analysées puis modélisées à l’aide d’un modèle de Kamal et Sourour couplé à un modèle de vitrification. Ensuite, des simulations de polymérisation couplant la résolution de l’équation de la cinétique chimique et de l’équation de la chaleur sont mises en œuvre pour étudier l’influence des paramètres du procédé d’EssilorLuxottica et du modèle de cinétique chimique sur l’évolution de la température au cours de cette étape de la production des verres ophtalmiques. Après avoir étudié le processus de polymérisation, l’étape suivante est le processus de recuit. Le comportement thermomécanique de la résine solide est étudié à l’aide de la dilatométrie, de l’analyse mécanique dynamique et des techniques photoélastiques. Ces résultats sont ensuite utilisés pour modéliser le comportement viscoélastique de la résine. Enfin, des simulations de recuit sont effectuées pour comprendre l’effet des paramètres du processus de recuit sur le niveau de contrainte final dans la lentille. La présente étude fournit une bonne base pour optimiser la production de lentilles ophtalmiques. Le développement d’outils et de méthodes facilitera l’optimisation de matériaux et de processus similaires. Cependant, la modélisation fluide/mécanique pendant la polymérisation et des tests de validation expérimentaux supplémentaires font encore défaut. En ce qui concerne le cycle de recuit, l’optimisation thermique du cycle par simulation peut maintenant être envisagée, mais la prise en compte des phénomènes de relaxation doit être améliorée.

Mots-clés : polymère, contraintes, lentilles, cinétique, thermodurcissable, DSC