Développement d'une méthodologie de conception de prises d'escalade avec application à un matériau composite recyclable

Cappi, Maxime (2024). Développement d'une méthodologie de conception de prises d'escalade avec application à un matériau composite recyclable. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 200 p.

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Résumé

« Les prises d'escalades sont, pour la majorité, produites en polyuréthane de façon artisanale sans base scientifique. Cela présente deux inconvénients majeurs : un environnemental, le polyuréthane est l'une des sources de déchets plastiques les plus importantes actuellement et un manque de prédictibilité, leur création se basant sur l'intuition des concepteurs. Ce mémoire tente de résoudre ces deux problèmes en proposant un processus de conception de prises d'escalade recyclables dans un matériau composite innovant composé d'une matrice en fibres de verre à mâts coupés baignant dans la résine Elium® 150. Le processus de conception s'appuie sur la validation de différents tests issus de normes d'essais de matériaux plastiques ASTM D638 et de la réglementation européenne en vigueur sur les prises d'escalade NF EN 12 572. La démarche employée dans ce mémoire s'inscrit dans un processus de rétro-ingénierie. Des échantillons des deux matériaux sont utilisés : polyuréthane du commerce et matériau composite test. Dans ce dernier cas, les éprouvettes comme les prises sont obtenues par moulage dans des empreintes obtenues par impression 3D. Les différents tests indiquent que le composite est un matériau assez similaire au polyuréthane présentant tout de même une plus grande fragilité. Ayant des données tests, la modélisation numérique des essais peut être menée. Les résultats numériques valident la possibilité d'utilisation de ces prises tout en présentant une concentration d'effort au niveau des points de fixation. Pour finaliser le processus de conception, des prises d'escalade en composite sont produites et subissent les tests de la réglementation européenne. Elles valident ainsi les tests de la norme avec un facteur de sécurité. L'invariance du matériau au facteur thermique est également vérifiée. Un processus de conception applicable à toutes prises d'escalades est issu de ces résultats. Il consiste en l'obtention de données de matériaux, la modélisation d'une prise et la simulation par éléments finis de cette dernière. Les résultats obtenus à l'issue de ces simulations sont de bons indicateurs de la conception initiale. Il ne reste plus qu'à tester les prises selon la norme NF EN 12 572 et de les installer en salle pour connaitre le ressenti des grimpeurs. -- Mot(s) clé(s) en français : Prises d'escalade, Composite, Rétro-ingénierie, Plastique, Recyclage, Polyuréthane, Modélisation, Processus de conception. »--
« Most climbing hold are made by hand and not based on science. It has two major drawbacks: an environmental one, as polyurethane is one of the most significant sources of today's plastic waste and a lack of predictability, as their creation is based on designers' intuition. This dissertation aims to solve these two issues by proposing a design process for recyclable climbing holds made of an innovative material composed of a chopped fiberglass strands matrix immersed in Elium® 150 resin. The design process is based on the validation of various tests coming from plastic material testing standards ASTM D638 and European regulations regarding climbing holds NF EN 12 572. The approach used in this dissertation follows a reverse engineering process. Samples are extracted from both materials: commercial polyurethane and the tested composite material. In the letter case, test specimens as well as climbing holds are obtained by molded in 3D printing imprint. Several tests indicate that the composite material is quite similar to polyurethane but with greater fragility. With test data available, numerical modeling of tests can be conducted. The numerical results confirm the possibility of using these holds, albeit with a concentration of stress at attachment points. To finalize the conception process, composite climbing holds are produced and undergo European regulation tests. They validate the test of the standard with a safety factor. Thermal stability of the material is also verified. This results in a design process applicable to all climbing holds. It consists of obtaining material data, modeling a hold, and simulating it using finite elements analysis. Results obtained from these simulations are good indicators for initial conception. The next steps are to test the holds according to the NF EN 12 572 standard and install them in a climbing gym to gather feedback from climbers. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Climbing Holds, Composite, Reverse Engineering, Plastic, Recycling, Polyurethane, Design Process. »--

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Brousseau, Jean
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie (3108) en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences appliquées (M. Sc. A.)
Mots-clés :	Escalade sur paroi artificielle - Matériel - Conception ; Composites - Propriétés mécaniques - Modèles mathématiques ; Polyuréthannes - Propriétés mécaniques - Modèles mathématiques ; Matériaux - Aspect de l'environnement ; Modélisation tridimensionnelle.
Départements et unités départementales :	Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Date de dépôt :	20 janv. 2025 15:51
Dernière modification :	20 janv. 2025 15:51
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/3136