BR112019015821A2

BR112019015821A2 - Método de fabricação de uma peça de material compósito.

Info

Publication number: BR112019015821A2
Application number: BR112019015821-9A
Authority: BR
Inventors: Schwartz Mathieu; Delehouze Arnaud; Laval Nicolas; Desjoyeaux Bertrand
Original assignee: Safran Ceramics
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2020-03-31
Also published as: RU2019127052A; WO2018142080A1; JP6963017B2; EP3577092A1; FR3062336A1; US10994446B2; RU2019127052A3; CN110248912A; FR3062336B1; CA3051884A1; RU2771306C2; JP2020506091A; EP3577092B1; BR112019015821B1; US20200001504A1

Abstract

a invenção se refere a um método para a produção de uma peça feita de um material compósito, compreendendo as seguintes etapas: formar uma pré-forma fibrosa da peça a ser produzida, envolvendo a deposição em superfície de uma pluralidade de estruturas fibrosas (3) impregnadas com um polímero termoplástico, dita deposição sendo realizada por meio de colocação automática de fibra; remover o polímero termoplástico da pré-forma por meio de dissolução ou por um solvente; e injetar uma composição de impregnação com líquido na estrutura porosa da pré-forma fibrosa após a remoção do polímero termoplástico, a fim de formar uma matriz na estrutura porosa da pré-forma fibrosa.

Description

MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA PEÇA DE MATERIAL COMPÓSITO

Fundamentos da invenção [001] A invenção se refere a um método de fabricação de uma peça de material compósito usando uma técnica de colocação automática de fibras (“Automated Fiber Placement”; “AFP”).

[002] É conhecido para fazer peças de material compósito por drapejamento de reforço de fibra pré-impregnada na forma de estratos. Em certas técnicas atuais, o drapejamento é realizado manualmente por um operador. Essas técnicas podem dar origem a custos de produção para peças que são relativamente altos e a riscos de erro no posicionamento dos estratos. Isso leva a um grau de variabilidade no desempenho mecânico das peças que são obtidas, e também a peças tendo propriedades mecânicas que podem ser melhoradas.

[003] Outras soluções foram desenvolvidas, tais como a técnica de colocação automática de fibras. Essa técnica mecânica apresenta uma vantagem de reduzir o custo de produção de peças feitas de material compósito. Na técnica anterior, estratos fibrosos impregnados com uma suspensão aquosa contendo partículas cerâmicas são drapejados sobre uma superfície a fim de obter uma pré-forma para a peça que deve ser obtida. A pré-forma resultante é então secada, e então as partículas cerâmicas são sinterizadas de modo a formar a matriz nos poros da pré-forma. O desempenho mecânico de peças obtidas por técnicas de colocação automática de fibras da arte anterior poderia, entretanto, ser melhorado, em particular por causa da presença poros residuais dentro da matriz.

[004] São conhecidas também a US 5.188.782, que descreve a produção de pré-formas a partir de fibras cerâmicas ou metálicas; a FR 3.033.729, que descreve uma cabeça aplicadora de fibra com um sistema aquecedor por infravermelho; a EP 1.472.060, que descreve uma fita de

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 12/30

2/15 carbono com um ligante fugitivo e um método de uso associado; a US 5.439.627, que descreve um método de fabricação de compósitos reforçados; e US 2013/0149491, que descreve um artigo composite fabricado a partir de uma fita fibrosa.

[005] Existe assim uma necessidade para um método que possibilite, com baixo custo de produção, obter peças de material compósito tendo propriedades mecânicas melhoradas.

Objeto e sumário da invenção [006] Para este fim, em um primeiro aspecto, a invenção fornece um método de fabricação de uma peça de material compósito, o método compreendendo as seguintes etapas:

- formar um pré-forma fibrosa para a peça que deve ser obtida por deposição de uma pluralidade de estruturas fibrosas impregnadas com um polímero termoplástico sobre uma superfície, com deposição sendo realizada por colocação automática de fibras;

- eliminar o polímero termoplástico presente na pré-forma por dissolução com um solvente; e

- injetar uma composição de impregnação com líquido nos poros da pré-forma fibrosa depois de eliminar o polímero termoplástico a fim de formar uma matriz nos poros da pré-forma fibrosa.

[007] Por razões de concisão, a técnica de colocação automática de fibras é referida abaixo como a “técnica AFP”.

[008] O polímero termoplástico que reveste todas ou parte das fibras da estrutura fibrosa confere coesão à mesma e uma capacidade adesiva que são suficientes e compatíveis com a produção de uma pré-forma fibrosa pela técnica AFP. Na invenção, o polímero termoplástico é usado como um ligante fugitivo que é utilizável para construir a pré-forma, mas que é subsequentemente eliminado sem deixar qualquer resíduo prejudicial e antes de formar a matriz. Esta eliminação pode possibilitar liberar os poros na pré

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 13/30

3/15 forma de modo a introduzir por injeção o(s) material(is) para formar a matriz nos poros entre as e dentro das fibras. O método da invenção difere da técnica AFT da arte anterior em que o(s) ingrediente(s) para formar a matriz não é/são fomecido(s) junto com as fibras enquanto se forma a pré-forma, mas ao contrário é/são fornecido(s) por injeção de uma composição de impregnação depois das etapas de formar a pré-forma e de eliminar o polímero termoplástico. Fornecer a matriz por esta técnica de injeção serve vantajosamente para melhorar a qualidade da matriz que é formada, reduzindo consideravelmente o volume dos macroporos em comparação com as técnicas AFP da arte anterior, em que a formação de macroporo é inerente à técnica de drapejamento de camada que são pré-impregnadas com os ingredientes da matriz. A invenção assim possibilita, em custo de produção reduzido, fabricar material compósito tendo propriedades mecânicas que são melhoradas, deste modo possibilitando, em particular, obter elementos mais leves feitos de tais peças enquanto se conserva o desejado desempenho mecânico.

[009] Em uma implementação, o polímero termoplástico tem uma temperatura de transição vítrea superior ou igual a 50°C.

[0010] Uma tal característica contribui para melhorar a estabilidade ao longo do tempo nas fibras impregnadas pelo polímero termoplástico e para limitar a pegajosidade das fibras a temperatura ambiente (20° C), tomando-as deste modo mais fáceis de armazenar antes de serem depositadas pela técnica AFP e tornando-as mais fáceis de fornecer ao elemento de aplicação de pressão da cabeça de deposição AFP.

[0011] Em uma implementação, o polímero termoplástico tem uma temperatura de fusão superior ou igual a 50°C, por exemplo situada na faixa de 50°C a 250°C, ou mesmo na faixa de 150°C a 200°C.

[0012] Uma tal característica contribui para limitar a pegajosidade das fibras a temperatura ambiente, deste modo tomando-as mais fáceis de armazenar antes de serem depositadas pela técnica AFP e tornando-as mais

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 14/30

4/15 fáceis de fornecer na cabeça de deposição. A desejada capacidade adesiva pode então ser obtida por aquecimento durante deposição pela técnica AFP a fim de amolecer ou mesmo fundir o polímero termoplástico.

[0013] Em uma implementação, o polímero termoplástico é selecionado dentre: carbonatos de polialquileno; poliésteres; polimetacrilato de metila (PMMA); álcool polivimlico (PVA); polivinilpirrolidona (PVP); polietileno glicóis (PEGs); maltodextrinas; polímeros de celulose; ceras; e suas misturas.

[0014] Em uma implementação, o polímero termoplástico é hidrossolúvel. O solvente é então aquoso. Em particular, o polímero termoplástico hidrossolúvel pode ser selecionado dentre: álcool polivinílico (PVA), polivinilpirrolidona (PVP), polietileno glicóis (PEGs), e suas misturas. O solvente pode ser água, por exemplo a uma temperatura superior ou igual a 60°C, ou mesmo situada na faixa de 60°C a 90°C. Seja qual for sua natureza química, o solvente pode ser líquido.

[0015] Em uma implementação, as estruturas fibrosas são feitas de fibras cerâmicas de óxido ou de não óxido, de fibras de vidro, de fibras metálicas, de fibras poliméricas tais como as fibras de aramida (Kevlar®), de fibras de boro, ou de fibras de carbono, ou de uma mistura de tais fibras.

[0016] Em uma implementação, a matriz é obtida depois de aquecimento da composição de impregnação injetada nos poros da pré-forma fibrosa.

[0017] Sob tais circunstâncias, a composição de impregnação pode compreender uma suspensão de uma pluralidade de partículas cerâmicas e a matriz pode ser formada por sinterização das partículas.

[0018] Em uma variante, a composição de impregnação pode compreender uma resina e a matriz pode ser formada por cura da resina ou por cura e então pirólise da resina.

[0019] Em uma implementação, a matriz é formada por injeção de

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 15/30

5/15 uma composição de metal em fusão nos poros da pré-forma.

[0020] A matriz pode ser feita em parte, ou mesmo inteiramente, de materiais cerâmicos. Em uma variante, a matriz pode compreender pelo menos uma fase carbono e pelo menos uma fase de um material cerâmico. O material cerâmico formando toda ou parte da matriz pode ser um material óxido, tal como alumina, ou um material de não óxido, tal como carboneto de silício. Quando a matriz compreende um material de óxido cerâmico, as estruturas fibrosas podem ser formadas por fibras de óxido cerâmico, tais como fibras de alumina ou fibras de aluminossilicato ou uma mistura de tais fibras. Quando a matriz compreende um material cerâmico que não é um óxido, as estruturas fibrosas podem ser feitas de fibras de carbono ou de fibras de um material cerâmico que não é um óxido, ou de uma mistura de tais fibras.

[0021] A invenção também se aplica quando a matriz é feita inteiramente de carbono. Matrizes deste tipo podem ser obtidas por injeção de uma resina precursora de carbono, tal como uma resina fenólica ou furânica, e então pirolise da resina.

[0022] Em uma outra variante, a matriz resultante pode ser uma matriz orgânica. Uma matriz orgânica pode ser formada por injeção de uma resina e cura da resina. Quando a matriz é orgânica, as estruturas fibrosas podem ser feitas de fibras de carbono, de fibras de vidro, de fibras poliméricas, de fibras de boro, ou de fibras metálicas, ou de uma mistura de tais fibras.

Breve descrição dos desenhos [0023] Outras características e vantagens da invenção aparecem a partir da descrição que se segue de implementações particulares da invenção dadas como exemplos não limitativos e com referência aos desenhos anexos, em que:

- a Figura 1 é um diagrama fragmentário mostrando uma pré

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 16/30

6/15 forma fibrosa sendo formada por colocação automática de fibras no contexto de um exemplo de método da invenção; e

- a Figura 2 é um fluxograma mostrando uma sucessão de etapas que podem ser implementadas no contexto de um método da invenção. Descrição detalhada de implementações [0024] Figura 1 mostra de maneira diagramática e fragmentaria uma pré-forma fibrosa sendo feita por colocação automática de fibras no contexto de um exemplo de método da invenção. A pré-forma fibrosa resultante é para constituir o reforço fibroso da peça que deve ser obtida.

[0025] Figura 1 mostra de maneira diagramática a estrutura de uma cabeça de deposição 1 de um dispositivo para implementar uma técnica AFP. A estrutura da cabeça de deposição 1 que é mostrada é conhecida em si. A cabeça de deposição 1 é alimentada com uma tira fibrosa 3 impregnada com polímero termoplástico para a finalidade de obter a pré-forma fibrosa.

[0026] A tira fibrosa pode ser impregnada previamente com o polímero termoplástico usando qualquer técnica convencional, por exemplo por imersão, por aplicação do polímero com um rolo, ou ainda por pulverização do polímero. A tira pode ser impregnada com o polímero termoplástico antes de implementar a técnica AFP e, neste caso, ela pode ser armazenada até que o método seja implementado. Em uma variante, a tira é impregnada em linha com a cabeça de deposição 1 a montante da mesma e é então fornecida diretamente à cabeça de deposição 1 para formar a pré-forma pela técnica AFP.

[0027] O polímero termoplástico impregnando a tira fibrosa 3 pode ser hidrossolúvel, como mencionado acima. Esta natureza hidrossolúvel possibilita que o polímero seja dissolvido sendo posto em contato com um meio aquoso a uma temperatura superior ou igual a 20°C, ou mesmo 50°C. Entretanto, o polímero termoplástico não precisa ser hidrossolúvel e, neste caso, um solvente orgânico é usado a fim de realizar a etapa de eliminação

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 17/30

7/15 após formar a pré-forma fibrosa.

[0028] Como mencionado acima, o polímero termoplástico pode apresentar uma temperatura de transição vítrea que é superior ou igual a 50°C, por exemplo, situada na faixa de 50°C a 120°C, por exemplo, na faixa de 60°C a 80°C, ou mesmo 60°C a 70°C. A temperatura de transição vítrea pode ser determinada por calorimetria por varredura diferencial (“Differential Scanning Calorimetry”; “DSC”).

[0029] A temperatura de fusão do polímero termoplástico pode se situar na faixa de 50°C a 250°C, ou na faixa de 150°C a 200°C. A temperatura de fusão pode ser medida por DSC.

[0030] A pré-forma fibrosa é formada sobre a superfície S de um suporte 10. Para este fim, a cabeça de deposição 1 é alimentada com a tira fibrosa 3 impregnada com o polímero termoplástico. A tira impregnada 3 é levada por um elemento transportador 5 para um elemento de aplicação de pressão 7 para aplicar pressão que é situado ao lado da superfície S. Neste exemplo, o elemento transportador 5 tem a forma de um par de rolos contrarrotativos 5a e 5b entre que a tira 3 passa. O elemento transportador 5 serve para fazer a tira impregnada 3 avançar até que ela alcança o elemento de aplicação de pressão 7 ao longo da direção representada pela seta Fl.

[0031] O elemento de aplicação de pressão 7 aplica pressão à tira impregnada 3 de modo a depositá-la sobre a superfície S. Neste exemplo, o elemento de aplicação de pressão 7 tem a forma de um rolo. A cabeça de deposição 1 pode também incluir um elemento aquecedor 9 situado na vizinhança do elemento de aplicação de pressão 7. Quando necessário, o elemento aquecedor 9 serve para aquecer a tira impregnada 3 enquanto ela está sendo depositada de modo a fluidificar o polímero termoplástico e deste modo conferir a desejada capacidade adesiva à tira depositada. A título de exemplo, o elemento aquecedor 9 pode fazer a tira impregnada 3 presente sobre o elemento de aplicação de pressão 7 ter uma temperatura superior ou

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 18/30

8/15 igual a 50°C. Durante a deposição, o polímero termoplástico pode estar no estado amolecido, ou seja, o polímero pode ser submetido a aquecimento a uma temperatura que é mais alta do que seu ponto de amolecimento. Durante a deposição, o polímero termoplástico pode assim estar no estado fundido ou no estado pastoso.

[0032] Durante a deposição, a cabeça de deposição 1 é móvel a fim de aplicar a tira impregnada 3 sobre uma primeira zona determinada da superfície S (seta F2). Uma vez ocorrida a aplicação sobre a primeira zona, o elemento cortador 11 da cabeça de deposição 1 corta a tira impregnada 3. Depois do corte, uma primeira estrutura fibrosa impregnada formada por um primeiro segmento da tira 3 foi assim depositada sobre a primeira zona da superfície S. Inicialmente, antes de depositar a primeira estrutura fibrosa, uma camada inicial de um material termoplástico pode ser depositada sobre a primeira zona da superfície S e a primeira estrutura fibrosa pode subsequentemente ser depositada sobre essa camada de material termoplástico. Depositar esta camada de termoplástico inicial é opcional.

[0033] Depois disso, a formação da pré-forma é continuada, avançando a tira impregnada 3 na cabeça de deposição 1 até que ela alcance o elemento de aplicação de pressão 7 atuando o elemento transportador 5. A cabeça de deposição 1 pode ser movida de modo a depositar a tira 3 sobre uma segunda zona da superfície S que é distinta da primeira zona. A segunda estrutura fibrosa impregnada formada por um segundo segmento da tira 3 é assim depositada sobre a segunda zona da superfície S de uma maneira similar àquela descrita acima.

[0034] A confecção da pré-forma é então continuada depositando uma ou mais outras estruturas fibrosas impregnadas da mesma maneira que a descrita acima.

[0035] Como mencionado acima, vários materiais podem ser considerados para constituir as fibras das estruturas fibrosas. Em particular, as

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 19/30

9/15 estruturas fibrosas podem ser feitas de fibras cerâmicas ou de fibras de carbono. Fibras cerâmicas podem ser fibras de material não óxido, tal como carboneto de silício SiC, ou de material de óxido, tal como alumina. Em uma implementação, as fibras usadas podem ser fibras de SiC fornecidas sob o nome “Nicalon”, “Hi-Nicalon” ou “Hi-Nicalon-S” pela empresa japonesa Nippon Carbon, ou “Tyranno SA3” pela empresa UBE. E também possível usar fibras de alumina fornecidas sob p nome “Nextel” pela empresa 3M. Fibras fornecidas sob o nome Torayca T300 pela empresa Toray também constituem exemplo de fibras de carbono que são apropriadas para uso.

[0036] As estruturas fibrosas depositadas podem ter a forma de mechas fibrosas ou estratos de tecido. Em particular, as estruturas fibrosas depositadas podem ser livres de qualquer composição em pó. Em particular, o polímero termoplástico impregnando estar estruturas não precisam incluir quaisquer cargas sólidas. As estruturas fibrosas depositadas podem ser impregnadas somente com uma fase orgânica compreendendo o polímero termoplástico. As estruturas fibrosas assim não precisam impregnadas com uma fase aquosa líquida enquanto elas estão sendo depositadas pela técnica AFP. Além do polímero termoplástico, as estruturas fibrosas depositadas podem incluir um plastificante.

[0037] Em uma implementação, enquanto ela está sendo depositada, cada estrutura fibrosa apresenta um teor em peso de polímero termoplástico que é superior ou igual a 1%, por exemplo superior ou igual a 3%, ou mesmo 5%. Este teor em peso pode por exemplo se situar na faixa de 1% a 12%, por exemplo na faixa de 3% a 12%, por exemplo na faixa de 3% a 8%, por exemplo na faixa de 5% a 8%. Enquanto está sendo depositada, cada estrutura fibrosa pode ser parcialmente impregnada com o polímero termoplástico. Em outras palavras, sob tais circunstâncias, os poros das estruturas fibrosas são preenchidos incompletamente pelo polímero termoplástico.

[0038] O polímero termoplástico pode ser selecionado dentre:

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 20/30

10/15 carbonatos de polialquileno, tais como carbonato de polipropileno ou carbonato de polietileno; poliésteres, por exemplo copoliésteres alifáticos, tais como succinato de polibutileno ou copoliésteres semiaromáticos, por exemplo tereftalato de polietileno ou tereftalato de polibutileno; polimetacrilato de metila; álcool polivimlico; polivinilpirrolidona; polietileno glicóis; maltodextrinas; polímeros de celulose; ceras; e suas misturas. Em particular, o polímero termoplástico pode ser selecionado dentre: álcool polivinílico; polivinilpirrolidona; polietileno glicóis; e suas misturas.

[0039] Dependendo das propriedades desejadas para a peça que deve ser obtida, deve também ser observado que, as fibras da tira fibrosa 3 podem elas mesmas ser revestidas por um revestimento de material cerâmico ou de material de carbono, antes de serem impregnadas com o polímero termoplástico.

[0040] Assim, as fibras podem ser revestidas por uma interfase. A interfase pode compreender uma única camada ou múltiplas camadas, interfase pode compreender pelo menos uma camada de carbono pirolítico (PyC), de nitreto de boro (BN), de nitreto de boro dopado com silício (BN(Si), com silício em um teor em massa situado na faixa de 5% a 40%, e o restante sendo nitreto de boro) ou carbono dopado com boro (BC, com boro estando em um teor atômico situado na faixa de 5% a 20%, o restante sendo carbono). A título de exemplo, a espessura da interfase pode se situar na faixa de 10 nanômetros (nm) a 1000 nm, por exemplo na faixa de 10 nm a 100 nm. Neste exemplo, a interfase tem uma função de fragilização de relevo na peça resultante, servindo para defletir quaisquer trincas que possam atingir a interfase depois da propagação através da matriz, deste modo impedindo ou retardando a ruptura das fibras por tais trincas. A interfase pode opcionalmente ser revestida por uma camada de carboneto de silício adicional, servindo em particular para melhorar a resistência das peças resultantes a oxidação e para proteger a interfase enquanto se forma a matriz.

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 21/30

11/15

Técnicas possibilitando que a interfase e a camada de SiC sejam formadas são elas próprias conhecidas e não precisam descritas em maior detalhe aqui. A título de exemplo, é possível usar uma técnica de deposição/de infiltração química em fase vapor (“Chemical Vapor Déposition/Infiltration”; “CVF7”CVD”) para realizar tais revestimentos.

[0041] A pré-forma que é obtida após implementar a técnica AFP pode ter uma única camada de fibra, ou em uma variante, ela pode ter uma pluralidade de camadas fibrosas empilhadas.

[0042] A título de exemplo, a formação da pré-forma pode compreender depositar uma primeira camada fibrosa tendo um primeiro conjunto de estruturas fibrosas impregnadas. Estas estruturas fibrosas do primeiro conjunto podem opcionalmente estar em contato borda a borda. A formação da pré-forma pode também incluir depositar uma segunda camada fibrosa sobre a primeira camada, a segunda camada compreendendo um segundo conjunto de estruturas fibrosas impregnadas. Estas estruturas fibrosas do segundo conjunto podem opcionalmente estar em contato borda a borda. Não depositar as estruturas fibrosas borda a borda pode servir vantajosamente para estabelecer canais de injeção adicionais dentro da pré-forma de modo a facilitar a etapa de injeção, em particular em zonas de formatos particulares. As fibras do primeiro conjunto podem se estender em uma primeira direção comum (por exemplo mutuamente paralelas entre si). De maneira similar, as fibras do segundo conjunto podem se estender em uma segunda direção comum. A segunda direção pode ser paralela à primeira direção. Em uma variante, a segunda direção forma um ângulo não nulo com a primeira direção. O ângulo formado entre a primeira e a segunda direções é função das propriedades mecânicas desejadas para a peça que deve ser obtida. Na situação particular onde a pré-forma compreende uma única camada fibrosa, ela pode ser formada por um conjunto de estruturas fibrosas impregnadas que estão em contato borda a borda ou que não estão em contato borda a borda.

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 22/30

12/15 [0043] A superfície S sobre a qual as estruturas fibrosas impregnadas são depositadas pode ser plana. Em uma variante, a superfície S pode ser não plana, sendo convexa ou côncava. A título de exemplo, a superfície S pode apresentar um formato que é desenvolvível, tal como um formato que é cônico, troncocônico, ou cilíndrico, ou ele pode ter um formato que não é desenvolvível. Enquanto depositando estruturas impregnadas pela técnica AFP, a superfície S pode ser estacionária, ou em uma variante ela pode estar se movendo. Se ela está se movendo, a superfície S pode por exemplo ser acionada em rotação durante a deposição.

[0044] Figura 2 é um fluxograma mostrando as várias etapas de um exemplo de método da invenção.

[0045] A pré-forma fibrosa que deve formar o reforço fibroso da peça que deve ser obtida é inicialmente formada pela técnica AFP por drapejamento uma pluralidade de estruturas fibrosas impregnadas sobre uma superfície, como descrito acima (etapa 100).

[0046] Uma vez que a pré-forma tenha sido obtida sobre o suporte, é possível posicionar uma parede ou uma contra-forma sobre o suporte carregando a pré-forma. O suporte e a parede como posicionado deste modo definem uma câmara de tratamento em que a pré-forma está presente. Uma ou mais frestas de injeção e pelo menos um orifício de saída, podem ser previstos na parede e se abrem para fora na câmara de tratamento.

[0047] Depois disso, o polímero termoplástico é eliminado por injeção de um solvente na(s) frestas de injeção e o solvente é removido via o orifício de saída (etapa 200). O polímero termoplástico é eliminado como resultado de entrar em contato com o solvente. O solvente pode ser líquido ou em uma variante o solvente pode ser um gás. O solvente é selecionado em função da natureza química do polímero termoplástico a fim de dissolvê-lo. A título de exemplo, é possível usar água em uma temperatura superior ou igual a 50°C para eliminar álcool polivinílico ou polivinilpirrolidona. Em uma

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 23/30

13/15 variante, é possível usar um solvente orgânico, tal como acetato de etileno, que pode ser usado em particular para eliminar polímeros não hidrossolúveis tais como carbonato de polipropileno. No final da colocação em contato com o solvente, o polímero termoplástico pode ser completamente eliminado da pré-forma fibrosa.

[0048] Uma vez que esta eliminação tenha sido obtida, é opcionalmente possível secar a pré-forma fibrosa e então injetar a composição de impregnação nos poros da pré-forma fibrosa presente na câmara de tratamento (etapa 300). Entretanto, esta secagem é opcional, em particular quando a composição de impregnação está na forma de uma suspensão, e a suspensão pode ser injetada diretamente sem secar previamente a pré-forma fibrosa. Naturalmente, os materiais constituindo o suporte e a parede são selecionados de modo a serem compatíveis com as condições operatórias usadas enquanto se forma a matriz.

[0049] A composição de impregnação pode ser injetada em uma pressão de injeção superior ou igual a 1 bar. A pressão no orifício de saída pode opcionalmente ser menor do que 1 bar. Por exemplo, é possível impor uma pressão situada na faixa de 30 milibars (mbars) a 50 mbars no orifício de saída, e é então possível injetar a composição de impregnação sem qualquer pressão aplicada (ou seja, a uma pressão de injeção igual a 1 bar). Em uma variante, a composição de impregnação pode ser injetada sob pressão, por exemplo a uma pressão situada na faixa de 3 bars a 10 bars.

[0050] O fluxograma da Figura 2 se refere a uma situação em que a matriz é obtida por injeção da composição de impregnação na pré-forma e então por aquecimento da composição de impregnação (etapa 400). Como mencionado abaixo, realizar aquecimento subsequente depois da injeção é opcional.

[0051] Em um primeiro exemplo, a composição de impregnação pode estar na forma de uma suspensão de partículas cerâmicas em um meio líquido.

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 24/30

14/15

O meio líquido pode ser aquoso ou orgânico. A título de exemplo, as partículas cerâmicas podem ser partículas de carboneto de silício, de carboneto de boro, de mulita, de silica, ou de alumina. A suspensão é injetada nos poros da pré-forma fibrosa e aquecimento é então realizado. Este aquecimento compreende um primeiro estágio de secagem durante o qual o meio líquido da suspensão é evaporado, seguido por um segundo estágio em que a matriz cerâmica é formada por sinterização das partículas cerâmicas. [0052] Em um segundo exemplo, a composição de impregnação pode estar na forma de uma resina. Depois da resina ter sido injetada, aquecimento é realizado a fim de curar a resina e obter uma matriz orgânica. A resina pode opcionalmente ser carregada com partículas. As partículas podem ser partículas cerâmicas ou partículas de carbono, tais como as partículas de silica ou nanotubos de carbono. As partículas podem ter um tamanho médio (D50) que é inferior ou igual a 5 micrometros (pm), preferivelmente 1 pm.

[0053] Em um terceiro exemplo, a composição de impregnação pode estar na forma de uma resina que é um precursor de cerâmica ou de carbono. A título de exemplo, a resina de precursor de carbono pode ser uma resina fenólica ou uma resina furânica. A título de exemplo, a resina de precursor de cerâmica pode ser uma resina de polissiloxano, polissilazano ou policarbossilano. Sob tais circunstâncias, depois da injeção da resina, ela é aquecida para cura e então pirólise da resina de modo a obter uma fase de matriz de cerâmica ou de carbono. Por causa da contração que ocorre durante este estágio de pirólise, o processo de injeção e pirólise pode ser repetido a fim de preencher quaisquer poros accessíveis da pré-forma fibrosa. A resina de precursor de cerâmica ou carbono pode opcionalmente ser carregada com partículas de cerâmica ou carbono [0054] Várias técnicas diferentes para formar a matriz podem ser combinadas. Assim, é possível formar uma primeira fase de matriz de carbono por pirólise de uma resina de precursor, e então uma segunda fase de

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 25/30

15/15 matriz out de cerâmica, por exemplo por sinterização de partículas cerâmicas. [0055] Como mencionado acima, a etapa de aquecimento (etapa 400) que se segue à injeção é opcional no contexto da presente invenção. Especificamente, em um quarto exemplo, a composição de impregnação pode estar na forma de uma composição de metal em fusão, por exemplo silício em fusão ou uma liga de silício em fusão. Sob tais circunstâncias, um pó de partículas cerâmicas ou de partículas de carbono pode ser introduzido nos poros da pré-forma fibrosa antes da injeção do metal em fusão. Depois disso, o metal em fusão é injetado nos poros da pré-forma fibrosa a fim de obter a matriz. Neste exemplo, a matriz pode ser obtida diretamente depois da injeção da composição de metal em fusão, e possivelmente depois do seu resfriamento (sem qualquer etapa de aquecimento subsequente).

[0056] A peça obtida implementando o método da invenção pode ser uma peça para uma nacela ou para um cone de ejeção A título de exemplo, a peça pode ter uma estrutura tendo uma porção de núcleo presente entre duas porções de película.

[0057] O termo “situado na faixa de... a ...” deve ser entendido como incluindo os limites

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de fabricação de uma peça de material compósito, o método caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:

- formar uma pré-forma fibrosa para a peça que deve ser obtida por deposição de uma pluralidade de estruturas fibrosas impregnadas com um polímero termoplástico sobre uma superfície, com a deposição sendo realizado por colocação automática de fibras;

- eliminar o polímero termoplástico presente na pré-forma por dissolução com um solvente; e

- injetar uma composição de impregnação com líquido nos poros da pré-forma fibrosa depois de eliminar o polímero termoplástico a fim de formar uma matriz nos poros da pré-forma fibrosa.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico tem uma temperatura de transição vítrea superior ou igual a 50°C.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico tem uma temperatura de fusão superior ou igual a 50°C.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

3, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico é selecionado dentre: carbonatos de polialquileno; poliésteres; polimetacrilato de metila; álcool polivinílico; polivinilpirrolidona; polietileno glicóis; maltodextrinas; polímeros de celulose; ceras; e suas misturas.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

4, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico é hidrossolúvel.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

5, caracterizado pelo fato de que o solvente é aquoso.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o solvente é água.

Petição 870190073386, de 31/07/2019, pág. 27/30

2/2
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

7, caracterizado pelo fato de que o solvente está a uma temperatura superior ou igual a 60°C.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

8, caracterizado pelo fato de que a matriz é obtida depois de aquecimento da composição de impregnação injetada nos poros da pré-forma fibrosa.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a composição de impregnação compreende uma suspensão de uma pluralidade de partículas cerâmicas e em que a matriz é formada por sinterização das partículas.
11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a composição de impregnação compreende uma resina e em que a matriz é formada por cura da resina ou por cura e então pirólise da resina.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a matriz é formada por injeção de uma composição de metal em fusão nos poros da pré-forma.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que as estruturas fibrosas são formadas de fibras cerâmicas de óxido ou não óxido, de fibras de vidro, de fibras metálicas, de fibras poliméricas, de fibras de boro, ou de fibras de carbono, ou de uma mistura de tais fibras.