Cette thèse s’inscrit dans le projet RehabByExo de l’Institut Carnot ARTS qui vise la création d’un exosquelette de rééducation à la marche pour les patients hémiplégiques. Celui-ci a pour objectif de réduire le temps de la thérapie de rééducation, mais aussi de la faciliter pour le patient comme pour le kinésithérapeute en charge. Ceci en optimisant les mouvements en termes de trajectoires et de répétitions. Faisant partie du consortium du projet, le LAMPA, laboratoire hôte de cette étude est en charge de la structure de l’exosquelette. La conception de celui-ci, a révélé un axe principal d’optimisation en termes de masse et de raideur pour la structure. Il s’agit des pièces permettant le transfert du couple du moteur hanche aux membres à mobiliser. Via une étude de l’existant, l’utilisation des matériaux composites s’est avérée être la solution la plus adaptée aux contraintes du projet. Dans le but de pouvoir créer des pièces tubulaires à géométries complexes avec ce genre de matériaux, un procédé de fabrication innovant associant l’enroulement filamentaire et la mise en forme via l’utilisation de moules, a été développé. La maîtrise technique de ce procédé hybride représente la première partie de ces recherches. Elle a pour objectif de permettre la fabrication de pièces en composites à fibres longues. Ceci avec une qualité adaptée à la thérapie en termes de performances mécaniques et particulièrement en raideur en flexion, sollicitation majoritaire de telles pièces sur l’exosquelette. Il fallait aussi des pièces favorisant la légèreté de l’ensemble, tout en ayant un aspect qualitatif, rassurant pour les utilisateurs. En suivant un plan d’expériences de DOEHLERT, un panel d’éprouvettes comparable aux bielles de l’exosquelette ont été fabriquées avec trois paramètres variables, le rayon de courbure, l’angle d’enroulement et le diamètre de section du tube. La seconde partie des recherches s’oriente sur la détection et l’analyse des défauts présents à cœur des pièces induit par le procédé hybride ainsi que par le matériau. L’enroulement filamentaire, première étape du procédé permet un ajustement de l’angle de dépose des fibres. Cet angle est sujet à variations lors de la seconde étape qui est la mise en forme du tube enroulé. L’étude par images microscopiques de la déviation des fibres induite par la mise en forme des tubes, représente le défaut au centre de l’étude de ceux-ci. Ceci, car il est spécifique à ce procédé hybride combiné aux composites à fibres longues. Un modèle numérique simulant la déviation des fibres est mis en place pour obtenir un moyen non destructif d’estimer cette déviation pour d’autres pièces au caractéristiques similaires. Les autres défauts plus communs aux matériaux composites sont étudiés dans un second temps. L’objectif ici, est de connaître les propriétés physiques des pièces, afin de pouvoir adapter les paramètres lors de leur fabrication afin de limiter les défauts et particulièrement la déviation des fibres, pouvant altérer de façon notable le module d’Young des pièces et donc leur raideur. Afin de pouvoir mesurer cette raideur, une troisième partie de ces recherches s’attache à la réalisation d’essais mécaniques de flexion. A l’aide d’une méthode de corrélations d’images, la déformation des éprouvettes en flexion deux points, comparable aux sollicitations de l’exosquelette, est mesurée de façon précise. Les résultats sont mis en parallèle des jeux de paramètres associés aux pièces ainsi qu’au défauts observés à cœur des pièces jumelles. Un modèle numérique de ces essais est mis en place, pour d’en un premier temps estimer les propriétés du matériau et dans un second simuler et donc estimer le comportement en raideur, de pièces similaires avec des jeux de paramètres non testés.
