CA2988223A1 - Fabrication process for an ordered network of acoustics channels with an abradable material - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'un réseau (10) ordonné de canaux acoustiques, le procédé consistant à déposer sur une surface de substrat (12) un filament d'un matériau thermodurcissable tout en assurant à la fois un déplacement relatif entre le substrat et le filament selon une trajectoire de dépôt déterminée et une solidification du filament afin de créer un échafaudage tridimensionnel de filaments, le matériau thermodurcissable étant un mélange thixotrope dépourvu de solvant et constitué d'une base polymère et d'un agent de réticulation dans un rapport pondéral de la base polymère à l'agent de réticulation compris entre 1 :1 et 2 :1, et d'un composant de facilitation de l'écoulement, typiquement une gelée de pétrole présente entre 5 et 15% en poids du poids total dudit mélange thixotrope.A method of manufacturing an ordered array (10) of acoustic channels, the method of depositing on a substrate surface (12) a filament of a thermosetting material while simultaneously providing relative displacement between the substrate and the filament in a defined deposition path and solidification of the filament to create a three-dimensional scaffold of filaments, the thermosetting material being a thixotropic solvent-free mixture of a polymer base and a crosslinking agent in a weight ratio of polymeric base to the crosslinking agent of between 1: 1 and 2: 1, and a flow facilitating component, typically a petroleum jelly has between 5 and 15% by weight of the total weight of said thixotropic mixture.
Description
Procédé de fabrication d'un réseau ordonné de canaux acoustiques en matériau abradable Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de pièces en matériaux polymères, notamment thermodurcissables, de pièces métalliques, en alliage métallique ou en céramique par fabrication additive et elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, la fabrication d'un revêtement abradable de paroi de turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion.
Le contrôle des nuisances sonores dues aux avions aux alentours des aéroports est devenu en enjeu de santé public. Des normes et règlements de plus en plus sévères sont imposés aux fabricants d'avions et aux gestionnaires d'aéroports. Par conséquent, construire un avion silencieux est devenu au fil des années un argument de vente marquant. Actuellement, le bruit généré par les moteurs d'avions est atténué par des revêtements acoustiques à réaction localisée qui permettent de diminuer l'intensité sonore du moteur sur un ou deux octaves sur le principe des résonateurs de Helmholtz, ces revêtements se présentant classiquement sous la forme de panneaux composites composés d'une plaque rigide associée à une âme nid d'abeille recouverte d'une peau perforée et disposés au niveau de la nacelle ou des conduits de propagation amont et aval. Toutefois, dans les moteurs de nouvelle génération (par exemple dans les turbosoufflantes), les zones disponibles pour les revêtements acoustiques sont amenées à se réduire considérablement comme dans la .. technologie UHBR (Ultra-High-Bypass-Ratio).
Il est donc important de proposer des nouveaux procédés et/ou de nouveaux matériaux (notamment des matériaux poreux) permettant d'éliminer ou de réduire de façon significative le niveau de bruit produit généré par les moteurs d'avion surtout dans les phases de décollage et d'atterrissage et sur une gamme fréquentielle plus large qu'actuellement incluant les basses fréquences tout en conservant les performances du moteur. C'est la raison pour laquelle on Method of manufacturing an ordered network of acoustic channels made of abradable material Background of the invention The present invention relates to the general field of manufacture parts made of polymer materials, including thermosetting, parts metal alloy or ceramic alloy by additive manufacturing and she more particularly, but not exclusively, the manufacture of a abradable wall coating of a turbomachine such as a turbojet engine airline.
The control of noise pollution from aircraft around airports has become a public health issue. Standards and regulations of more and more severe are imposed on aircraft manufacturers and managers airports. Therefore, build a silent plane became over of the years a striking selling point. Currently, the noise generated by aircraft engines is mitigated by acoustic reaction coatings localized which can reduce the sound intensity of the engine on one or two octaves on the principle of Helmholtz resonators, these coatings presenting conventionally in the form of composite composite panels a rigid plate associated with a honeycomb core covered with a skin perforated and arranged at the level of the nacelle or propagation ducts upstream and downstream. However, in new generation engines (eg in turbofan engines), areas available for coatings acoustics are reduced considerably as in the .. UHBR technology (Ultra-High-Bypass-Ratio).
It is therefore important to propose new processes and / or new materials (including porous materials) to eliminate or significantly reduce the level of product noise generated by aircraft engines especially in the take-off and landing phases and on a Frequency range wider than currently, including low frequencies while maintaining engine performance. This is the reason why we
2 cherche aujourd'hui de nouvelles surfaces de traitements acoustiques et ceci avec un impact minimal sur les autres fonctionnalités du moteur comme la consommation spécifique de carburant qui constitue un avantage commercial important.
Par ailleurs, il est aujourd'hui courant et avantageux d'avoir recours à
des procédés de fabrication additive en lieu et place des procédés traditionnels de fonderie, de forge ou d'usinage dans la masse pour réaliser facilement, rapidement et à moindre coût des pièces tridimensionnelles complexes. Le domaine aéronautique se prête d'ailleurs particulièrement bien à l'utilisation de ces procédés. Parmi ceux-ci, on peut citer notamment le procédé de dépôt énergétique direct par fil (Wire Beam Deposition).
Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but de proposer une méthode de mise en forme d'un nouveau matériau, pouvant réduire de manière significative le bruit généré par les turboréacteurs d'avion. Le contrôle des paramètres du matériau permet une réduction du bruit sur une gamme allant des basses à des hautes fréquences. Les produits issus de cette méthode sont destinés à être montés sur une paroi d'un turboréacteur en contact avec un écoulement fluidique et plus particulièrement en lieu et place d'un cartouche d'abradable de carter de soufflante.
A cet effet, il est prévu un procédé de fabrication d'un réseau ordonné
de canaux acoustiques, le procédé consistant à déposer sur une surface de substrat un filament d'un matériau thermodurcissable tout en assurant à la fois un déplacement relatif entre ledit substrat et ledit filament selon une trajectoire de dépôt déterminée et une solidification dudit filament afin de créer un échafaudage tridimensionnel de filaments, caractérisé en ce que ledit matériau thermodurcissable est un mélange thixotrope dépourvu de solvant et constitué
d'une base polymère et d'un agent de réticulation dans un rapport pondéral de ladite base polymère à ledit agent de réticulation compris entre 1 :1 et 2 :1, et 2 is now looking for new acoustic treatment surfaces and this with minimal impact on other engine features like the specific fuel consumption which constitutes a commercial advantage important.
Moreover, it is now common and advantageous to resort to additive manufacturing processes in place of processes traditional foundry, forging or machining in the mass to achieve easily, quickly and cheaply complex three-dimensional parts. The aeronautics is particularly suitable for use of these processes. Among these, mention may in particular be made of the deposition process Wire Beam Deposition.
Object and summary of the invention The present invention therefore aims to propose a method of shaping a new material that can significantly reduce the noise generated by airplane turbojets. The control of the parameters of the material allows noise reduction over a range from low to high high frequencies. Products from this method are intended to be mounted on a wall of a turbojet engine in contact with a flow fluidic and more particularly in place of an abradable casing cartridge of blower.
For this purpose, there is provided a method of manufacturing an ordered network acoustic channels, the method of depositing on a surface of substrate a filament of a thermosetting material while assuring the time a relative displacement between said substrate and said filament according to a path deposition and solidification of said filament to create a three-dimensional scaffolding of filaments, characterized in that said material thermosetting is a thixotropic mixture devoid of solvent and constituted of a polymer base and a crosslinking agent in a weight ratio of said polymer base at said crosslinking agent of between 1: 1 and 2: 1, and
3 d'un composant de facilitation de l'écoulement, typiquement une gelée de pétrole présente entre 5 et 15% en poids du poids total dudit mélange thixotrope.
Ainsi, on obtient une microstructure poreuse à porosité régulière et ordonnée qui assure une absorption importante des ondes acoustiques par dissipation visco-thermique au sein des canaux tout en gardant sa nature abradable de par le matériau la constituant.
De préférence, ledit mélange thixotrope est obtenu par co-extrusion desdits composants dans une vis d'extrusion conique et déposé sur ladite surface de substrat au moyen d'une buse d'éjection de forme et dimension calibrées dont la section de sortie présente une plus grande largeur inférieure à 250 microns.
Avantageusement, le déplacement relatif entre ledit substrat et ledit filament cylindrique est assuré par une machine trois axes au moins ou un robot commandé depuis un calculateur et la solidification dudit filament cylindrique est assurée par un élément de chauffage monté en sortie de ladite buse d'éjection calibrée.
Selon le mode de réalisation envisagé, ledit échafaudage tridimensionnel peut-être constitué :
= de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 00 ou à 900 sans décalage dans la superposition des filaments d'une même direction ;
= de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 00 ou à 900 présentant un décalage dans la superposition des filaments d'une même direction ;
= de couches superposées présentant des directions d'orientation des filaments Di décalées d'un même écart angulaire, compris entre 20 et 40 , typiquement de 30 , à chaque couche i ;
= ou encore de couches superposées de filaments présentant, pour chacune des couches, à la fois une orientation de filaments à 00 et une orientation de filaments à 90 , de façon à former des perforations verticales de sections carrées entre les filaments. 3 of a flow facilitating component, typically a jelly of oil present between 5 and 15% by weight of the total weight of said thixotropic mixture.
Thus, a porous microstructure with regular porosity is obtained and ordinate which ensures a significant absorption of acoustic waves by visco-thermal dissipation within the channels while keeping its nature abradable by the material constituting it.
Preferably, said thixotropic mixture is obtained by coextrusion said components in a conical extrusion screw and deposited on said area of substrate by means of an ejection nozzle of calibrated shape and size whose the exit section has a greater width less than 250 microns.
Advantageously, the relative displacement between said substrate and said cylindrical filament is provided by a machine at least three axes or a robot controlled from a calculator and the solidification of said cylindrical filament is provided by a heating element mounted at the outlet of said ejection nozzle calibrated.
According to the embodiment envisaged, said scaffolding three-dimensional may consist of:
= superimposed layers whose filaments of a given layer are alternately oriented at 00 or 900 without offset in the overlay filaments of the same direction;
= superimposed layers whose filaments of a given layer are oriented alternately at 00 or 900 having an offset in the superposition of the filaments of the same direction;
= superimposed layers with orientation directions of filaments Di offset by the same angular difference, between 20 and 40, typically 30, to each layer i;
= or else superimposed layers of filaments presenting, for each layers, both an orientation of 00 filaments and a orientation of filaments at 90, so as to form vertical perforations of sections square between the filaments.
4 L'invention se rapporte également au réseau ordonné de canaux acoustiques obtenu à partir du procédé précité et au revêtement abradable de paroi de turbomachine comportant ce réseau.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée faite ci-dessous, en référence aux figures suivantes dépourvues de tout caractère limitatif et sur lesquelles :
- La figure 1 illustre en perspective éclatée le montage d'un échafaudage tridimensionnel de filaments de matériau abradable conforme à l'invention, - La figure 2 illustre le système de dépôt de filaments pour la réalisation de l'échafaudage tridimensionnel de la figure 1, et - Les figures 3A à 3D montrent quatre exemples d'échafaudages tridimensionnels ayant des propriétés acoustiques.
Description détaillée de l'invention Le procédé selon l'invention permet l'impression d'un matériau abradable sur un substrat dans le but de réaliser un échafaudage tridimensionnel de filaments formant entre eux un réseau ordonné de canaux ayant des propriétés acoustiques.
Par matériau abradable, on entend la capacité du matériau à se disloquer (ou s'éroder) en fonctionnement au contact d'une pièce en regard (faible résistance au cisaillement) et sa résistance à l'usure suite aux impacts de particules ou corps étrangers qu'il est amené à ingérer en fonctionnement (compromis avec abradabilité). Un tel matériau doit en outre garder voire favoriser de bonnes propriétés aérodynamiques (critère de rugosité : Ra sur état de surface), présenter des résistances à l'oxydation et à la corrosion suffisantes et un coefficient de dilatation thermique du même ordre que la couche ou le substrat sur lequel il est déposé.
La figure 1 illustre en perspective éclatée une partie d'un échafaudage tridimensionnel 10 de filaments 100, 200, 300, avantageusement cylindriques, 4 The invention also relates to the ordered network of channels acoustics obtained from the above process and the abradable coating of turbomachine wall comprising this network.
Brief description of the drawings Other features and advantages of the present invention will emerge from the detailed description below, with reference to figures following, which are devoid of any limiting character and on which:
- Figure 1 illustrates exploded perspective mounting a scaffolding three-dimensional filament of abradable material according to the invention, FIG. 2 illustrates the filament deposition system for carrying out of the three-dimensional scaffold of Figure 1, and FIGS. 3A to 3D show four examples of scaffolding three-dimensional with acoustic properties.
Detailed description of the invention The method according to the invention makes it possible to print a material abradable on a substrate in order to realize a scaffolding three-dimensional filaments forming an ordered network of channels having acoustic properties.
By abradable material is meant the ability of the material to dislocate (or erode) in operation in contact with a room next to (low shear strength) and its resistance to wear impacts of particles or foreign bodies that it is required to ingest in operation (compromise with abradability). Such a material must also keep promote good aerodynamic properties (roughness criterion: Ra on state surface), have resistance to oxidation and corrosion sufficient and a coefficient of thermal expansion of the same order as the layer or the substrate on which it is deposited.
Figure 1 illustrates exploded perspective part of a scaffolding three-dimensional 10 filaments 100, 200, 300, advantageously cylindrical,
5 d'un matériau abradable permettant, conformément à l'invention, la réalisation d'un revêtement sous la forme d'un réseau ordonné de canaux de nature à
conférer des propriétés acoustiques à une paroi (le substrat) 12 destinée à
recevoir ce revêtement. Selon la configuration de réseau envisagé, des interconnections entre les canaux peuvent exister de manière régulière lors de la superposition des différentes couches du matériau abradable destinées à
générer ces différents canaux. Cette paroi est préférentiellement, sans que cela ne soit limitatif, une paroi d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion et plus particulièrement un carter composite tissé 3D disposé en périphérie des aubes de soufflante et habituellement destiné à recevoir une cartouche d'abradable.
L'impression d'un tel réseau ordonné de canaux est effectuée par fabrication additive selon le procédé décrit ci-après en regard de la figure 2.
Cette impression requiert des équipements de précision permettant de contrôler le dépôt du matériau abradable et assurer ainsi le tolérancement dimensionnel final. Il faut pour cela disposer au moins d'une machine 3 axes du type ABG10000 de Aerotech Incorporation ou d'un robot possédant des axes numériques de précision (positionnement de l'ordre de 5 microns) permettant via un logiciel approprié de commander l'impression selon une trajectoire de dépôt définie par l'utilisateur. Grâce à ces équipements, il est donc possible de garantir un dépôt précis de filaments dans un espace tridimensionnel déterminé, en contrôlant les paramètres d'impression tels que la vitesse d'écoulement du matériau, la position et vitesse de déplacement de l'impression.
Comme le montre la figure 2, un système de dépôt filamentaire, une machine 3 axes au moins ou un robot 20, vient déposer de préférence en liaison avec un circuit de contrôle en pression et température interne au système, le matériau abradable par extrusion via une buse d'éjection 22 de forme et dimension calibrées tout d'abord sur le substrat 12 puis successivement sur les différentes couches superposées créées à la suite jusqu'à l'obtention de l'épaisseur désirée. Le système de dépôt filamentaire suit une trajectoire de dépôt contrôlée par un calculateur (ordinateur ou microcontrôleur 24) auquel il est relié assurant la commande du système de dépôt filamentaire et contrôlant 5 of an abradable material which, in accordance with the invention, of a coating in the form of an ordered network of channels of a nature to to confer acoustic properties on a wall (the substrate) 12 intended to receive this coating. Depending on the network configuration envisaged, Interconnections between the channels may exist on a regular basis when the superposition of the different layers of the abradable material intended for generate these different channels. This wall is preferentially, without this is limiting, a wall of a turbomachine such as an airplane turbojet and more particularly a 3D woven composite housing disposed on the periphery of the blades of blower and usually intended to receive an abradable cartridge.
The printing of such an ordered network of channels is carried out by additive manufacturing according to the process described below with reference to the figure 2.
This print requires precision equipment to control deposition of the abradable material and thus ensure the dimensional tolerancing final. This requires at least a 3-axis machine of the type ABG10000 from Aerotech Incorporation or a robot with axes digital precision (positioning of the order of 5 microns) allowing via appropriate software to control printing along a trajectory of user-defined repository. Thanks to this equipment, it is possible of guarantee a precise deposit of filaments in a three-dimensional space determined, by controlling the print parameters such as the flow velocity of the material, position and speed of movement of the print.
As shown in Figure 2, a filament deposition system, a machine at least 3 axes or a robot 20, preferably deposit in liaison with a pressure and temperature control circuit internal to the system, the material abradable by extrusion via an ejection nozzle 22 of shape and dimension calibrated first on the substrate 12 and then successively on the different superimposed layers created afterwards until the desired thickness. The filament deposition system follows a trajectory of depot controlled by a computer (computer or microcontroller 24) to which he is connected ensuring the control of filament deposition and controlling system
6 en tout point de la surface traitée à la fois l'arrangement filamentaire et la porosité du milieu nécessaires pour garantir l'abradabilité souhaitée.
L'alimentation en matériau abradable est assurée à partir d'une vis à
extrusion conique 26 permettant de mélanger plusieurs composants pour former un mélange thixotrope ayant l'aspect d'une pâte. La vis d'extrusion conique qui comporte au moins deux entrées séparées 26A, 26B pour l'introduction simultanée d'au moins deux composants permet d'assurer un mélange adéquat et homogène des composants tout au long de l'opération de dépôt, pour obtenir in fine un matériau fluide à haute viscosité qui va être déposé par la buse d'éjection calibrée 22 dont la section de sortie dans sa plus grande largeur est inférieure à 250 microns. Durant cette opération, il faut éviter la génération de bulles d'air qui forment autant de défaut dans le filament lors de l'impression et il est donc nécessaire de pousser le matériau de manière très progressive tout en contrôlant la pression dans la buse d'éjection et sa vitesse de déplacement, de façon à obtenir un filament dont la section est uniforme et la position conforme.
On notera que par un contrôle des composants introduits dans la vis à
extrusion conique, il est possible de changer la constitution du matériau déposé.
Une lampe de chauffage 28 ou tout dispositif analogue peut être montée en sortie de la buse d'éjection 22 pour stabiliser le matériau déposé
et éviter le fluage au cours du dépôt. Le dépôt du matériau abradable s'effectue jusqu'à une épaisseur spécifiée. Pour accélérer le dépôt du matériau, le système de dépôt filamentaire 20 peut comporter plusieurs buses ajustables de façon indépendante ou comporter une multi-buse de diamètre calibrée telle que celle décrite dans la demande US 2017/203566.
On obtient ainsi un dépôt contrôlé de matériau abradable dans l'épaisseur et en surface permettant de fonctionnaliser l'abradable notamment en vue de lui conférer des propriétés acoustiques.
Pour cela, le réseau ordonné de canaux présente avantageusement un échafaudage ayant l'une des configurations illustrées aux figures 3A, 3B, 3C
et 3D, à savoir : 6 at any point on the surface treated both the filamentary arrangement and the porosity of the medium necessary to ensure the desired abradability.
The supply of abradable material is ensured from a screw to conical extrusion 26 for mixing several components to form a thixotropic mixture having the appearance of a paste. The conical extrusion screw who has at least two separate inputs 26A, 26B for the introduction simultaneous operation of at least two components ensures adequate mixing and homogeneous components throughout the deposition operation, to obtain in fine a fluid material with high viscosity that will be deposited by the nozzle calibrated ejection 22 whose outlet section in its greatest width is less than 250 microns. During this operation, it is necessary to avoid the generation of air bubbles that form as much defect in the filament when the impression and he It is therefore necessary to push the material in a very progressive manner while controlling the pressure in the ejection nozzle and its speed of movement, of to obtain a filament whose section is uniform and the position compliant.
It will be noted that by a control of the components introduced into the screw to extrusion conical, it is possible to change the constitution of the deposited material.
A heating lamp 28 or any similar device can be mounted at the outlet of the ejection nozzle 22 to stabilize the deposited material and avoid creep during deposition. The deposition of the abradable material is carried out up to a specified thickness. To accelerate the deposition of the material, the system Filament deposition may comprise a plurality of adjustable nozzles independent or have a multi-nozzle diameter calibrated such as described in US application 2017/203566.
A controlled deposit of abradable material is thus obtained in the thickness and surface to functionalize the abradable including in to give it acoustic properties.
For this purpose, the ordered network of channels advantageously has a scaffolding having one of the configurations illustrated in FIGS. 3A, 3B, 3C
and 3D, namely:
7 Sur la figure 3A, un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200 est constitué de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 0 ou à 900 sans décalage dans la superposition des filaments d'une même direction.
Sur la figure 3B, un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200 est constitué de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 00 ou à 900 et présentent un décalage dans la superposition des filaments d'une même direction. Ce décalage est comme illustré de préférence égal à la moitié de la distance entre deux filaments.
On notera que pour ces deux configurations l'écart angulaire entre les deux directions de filaments peut être différent et inférieur à 900, par exemple 45 .
Sur la figure 3C, un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200, 300, 400, 500, 600 est constitué de couches superposées présentant des directions d'orientation des filaments Di décalées d'un même écart angulaire, compris entre 20 et 40 , typiquement de 30 , à chaque couche i (i compris entre 1 et 6 pour un écart angulaire de 30 ).
Et sur la figure 3D, un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200 est constitué de couches superposées de filaments présentant, pour chacune des couches, à la fois une orientation de filaments à 0 et une orientation de filaments à 90 , de façon à former des perforations verticales 700 de sections carrées entre les filaments.
Une impression sur un secteur de carter avec ces différentes structures a montré la faisabilité d'un tel dépôt robotisé de matériau abradable selon le procédé précité de fabrication additive. Des tests de comportement mécanique en compression et flexion ont aussi été réalisés ainsi que des échantillons destinés à un test d'impact basse énergie ou à une caractérisation de l'impédance acoustique en incidence normale.
Notamment, il a été constaté une transmission de l'énergie acoustique au travers de l'échafaudage et une absorption d'une partie de cette énergie 7 In FIG. 3A, a three-dimensional scaffold of filaments 100, 200 consists of superimposed layers whose filaments of a given layer are alternately oriented at 0 or 900 with no offset in the superposition filaments of the same direction.
In FIG. 3B, a three-dimensional scaffold of filaments 100, 200 consists of superimposed layers whose filaments of a given layer are alternately oriented at 00 or 900 and have an offset in the superposition of the filaments of the same direction. This shift is like illustrated preferably equal to half the distance between two filaments.
It will be noted that for these two configurations the angular difference between the two directions of filaments can be different and less than 900, by example 45.
In FIG. 3C, a three-dimensional scaffold of filaments 100, 200, 300, 400, 500, 600 consists of superimposed layers presenting orientation directions of the filaments Di offset by the same angular difference, between 20 and 40, typically 30, at each layer i (i included between 1 and 6 for an angular difference of 30).
And in FIG. 3D, a three-dimensional scaffold of filaments 100, 200 consists of superimposed layers of filaments having, for each layers, both a 0-filament orientation and an orientation of filaments at 90, so as to form vertical perforations 700 of sections square between the filaments.
An impression on a crankcase with these different structures showed the feasibility of such a robotic deposition of abradable material according to the aforementioned method of additive manufacturing. Mechanical behavior tests in compression and flexion were also performed as well as samples intended for a low energy impact test or a characterization of impedance acoustic in normal incidence.
In particular, a transmission of acoustic energy has been noted.
through scaffolding and absorption of some of that energy
8 acoustique par modification des sources aéro-acoustique ou absorption des ondes sonores propagatrices.
Le matériau abardable extrudé par la ou les buses calibrées est avantageusement un matériau thermodurcissable à haute viscosité (dit aussi fluide) qui est dépourvu de solvant dont l'évaporation génère comme il est connu un fort retrait. Ce matériau est de préférence une résine à cinétique de polymérisation lente et écoulement filamentaire stable se présentant sous la forme d'un mélange thixotrope qui présente donc l'avantage d'un retrait beaucoup plus faible entre l'impression sur le substrat (juste après extrusion du matériau) et la structure finale (une fois chauffée et la polymérisation complète).
Un exemple de matériau abradable utilisé dans le cadre du procédé est un matériau se présentant sous forme pâteuse et constitué de trois composants à savoir une base polymère, par exemple une résine époxyde (se présentant comme une pâte à modeler bleue), un agent de réticulation ou accélérateur (se présentant comme une pâte à modeler blanche) et une gelée de pétrole de couleur translucide (par exemple de la vaselineTm). Les composants accélérateur/base sont répartis selon un rapport pondéral de la base à
l'accélérateur compris entre 1:1 et 2 :1 et la gelée de pétrole présente entre 5 et 15% (typiquement 10%) en poids du poids total du matériau. La base peut en outre comporter des microsphères de verres creuses d'un diamètre déterminé
pour assurer la porosité désirée tout en permettant d'accroitre les performances mécaniques de l'échafaudage imprimé. L'intérêt de l'introduction de la gelée de pétrole réside dans la réduction de la viscosité de la résine ainsi que de la cinétique de réaction de l'abradable, ce qui rend sa viscosité plus stable durant le temps de l'impression. (La viscosité est directement liée à la pression d'extrusion nécessaire pour assurer la vitesse d'extrusion adéquate pour conserver la qualité
de l'impression).
A titre d'exemple, un tel rapport de 2 :1 donne un matériau abradable comprenant 0.7g d'accélérateur et 1.4g de base, auquel il convient d'ajouter 0.2g .. de gelée de pétrole. 8 acoustics by modification of the aero-acoustic sources or absorption of propagating sound waves.
The abardable material extruded by the calibrated nozzle or nozzles is advantageously a high-viscosity thermosetting material (also known as fluid) which is devoid of solvent whose evaporation generates as it is known a strong withdrawal. This material is preferably a kinetic resin of slow polymerization and stable filament flow occurring under the form of a thixotropic mixture which thus has the advantage of a shrinkage much lower between printing on the substrate (just after extrusion of material) and the final structure (once heated and the polymerisation complete).
An example of an abradable material used in the process is a material in pasty form and consisting of three components namely a polymer base, for example an epoxy resin (presenting itself blue modeling clay), a crosslinking agent or accelerator presenting as a white modeling clay) and a petroleum jelly translucent color (eg VaselineTm). Components accelerator / base are distributed in a weight ratio from base to the accelerator between 1: 1 and 2: 1 and the petroleum jelly presents between 5 and 15% (typically 10%) by weight of the total weight of the material. The base can in in addition, have microspheres of hollow glasses of a given diameter to ensure the desired porosity while allowing to increase the performances mechanical scaffolding. The interest of the introduction of jelly of oil lies in reducing the viscosity of the resin as well as the reaction kinetics of the abradable, which makes its viscosity more stable during the time of printing. (The viscosity is directly related to the pressure extrusion necessary to ensure the proper extrusion speed to maintain the quality of printing).
By way of example, such a ratio of 2: 1 gives an abradable material including 0.7g of accelerator and 1.4g of base, which should be added 0.2g .. petroleum jelly.
9 Ainsi la présente invention permet une impression rapide (30mm/s) et stable permettant de reproduire efficacement des structures acoustiques performantes contrôlées (rugosité, aspect, taux d'ouverture) ayant une faible taille de filament (<250 microns de diamètre) et un faible poids (taux de porosité
amélioré > 70%) particulièrement intéressantes aux vues des contraintes fortes rencontrées en aéronautique. 9 Thus the present invention allows fast printing (30mm / s) and stable to effectively reproduce acoustic structures controlled performances (roughness, appearance, opening rate) with a low filament size (<250 microns in diameter) and low weight ( porosity improved> 70%) particularly interesting in view of strong constraints encountered in aeronautics.
Claims (10)
d'une base polymère et d'un agent de réticulation dans un rapport pondéral de ladite base polymère à ledit agent de réticulation compris entre 1 :1 et 2 :1, et d'un composant de facilitation de l'écoulement, typiquement une gelée de pétrole présente entre 5 et 15% en poids du poids total dudit mélange thixotrope. A method of manufacturing an ordered network (10) of acoustic channels, the method of depositing a filament on a substrate surface (12) (100, 200, 300) of a thermosetting material while simultaneously providing a relative displacement between said substrate and said filament according to a trajectory of determined deposition and solidification of said filament to create a three-dimensional scaffolding of filaments, characterized in that said material thermosetting is a thixotropic mixture devoid of solvent and constituted of a polymer base and a crosslinking agent in a weight ratio of said polymer base at said crosslinking agent of between 1: 1 and 2: 1, and of a flow facilitating component, typically a jelly of oil present between 5 and 15% by weight of the total weight of said thixotropic mixture.
depuis un calculateur (24). 3. Manufacturing method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the relative displacement between said substrate and said filament is provided by at least one three-axis machine or a controlled robot (20) from a calculator (24).
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| CA2988223A CA2988223A1 (en) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Fabrication process for an ordered network of acoustics channels with an abradable material |
| EP18825764.6A EP3721067B1 (en) | 2017-12-06 | 2018-12-06 | Method for manufacturing an ordered network of acoustic channels made of abradable material |
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| JP2020531084A JP7304858B2 (en) | 2017-12-06 | 2018-12-06 | Method for producing an ordered network of sound absorbing channels made of abradable material |
| CN201880087183.1A CN111655452B (en) | 2017-12-06 | 2018-12-06 | Method for making an ordered network of acoustic channels from a wear-resistant material |
| US16/770,323 US11478981B2 (en) | 2017-12-06 | 2018-12-06 | Method for manufacturing an ordered network of acoustic channels made of abradable material |
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2017
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