CA2988224A1

CA2988224A1 - Coating with property gradient for inner wall of turbine engine

Info

Publication number: CA2988224A1
Application number: CA2988224A
Authority: CA
Inventors: Jacky Novi Mardjono; Arnaud DUBOURG; Edith Roland FOTSING; Annie ROSS
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-06-06

Abstract

Revêtement à gradient de propriété destiné à être apposé par fabrication additive sur une paroi interne d'un carter (46) montée en périphérie d'aubes mobiles de rotor de turbomachine, le revêtement comportant en couches superposées d'une surface extérieure du revêtement à cette paroi interne de carter d'une part une première couche (54) constituée par un échafaudage tridimensionnel de filaments d'un matériau abradable formant un réseau ordonné de canaux, et d'autre part une deuxième couche (52) constituée par un échafaudage tridimensionnel de filaments d'un premier matériau thermodurcissable formant un réseau ordonné de canaux et ayant une fonction de dissipation d'énergie des ondes acoustiques frappant la surface extérieure du revêtement.A gradient-of-property coating to be affixed by additive fabrication to an inner wall of a casing (46) mounted on the periphery of turbomachine rotor blades, the coating comprising in superimposed layers an outer surface of the coating on said rotor internal casing wall on the one hand a first layer (54) constituted by a three-dimensional scaffold of filaments of an abradable material forming an ordered network of channels, and secondly a second layer (52) constituted by a three-dimensional scaffold of filaments of a first thermosetting material forming an ordered network of channels and having an energy dissipation function of the acoustic waves striking the outer surface of the coating.

Description

Revêtement à gradient de propriété pour paroi interne de turbomachine 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 de revêtements abradables présentant des fonctionnalités acoustiques, notamment pour carter de soufflante.
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 recouvert 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). De plus, ces zones de carters composites sont susceptibles de présenter des défauts de forme qu'il convient de rattraper par une opération additionnelle d'usinage avant la mise en place du revêtement.
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 Property gradient coating for turbomachine inner wall 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 abradable coatings with acoustic functionalities, in particular for blower housing.
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). In addition, these areas of crankcase composites are likely to have defects in shape that should be of catch up with an additional machining operation before setting up the coating.
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

2 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 cherche aujourd'hui de nouvelles technologies de réduction de bruit pour diminuer cette nuisance ainsi que 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.
Or, au sein des moteurs d'avion, le bruit issu de la soufflante est un des premiers contributeurs aux nuisances sonores, favorisé par l'augmentation du taux de dilution que recherchent ces nouvelles générations d'avions.
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 par exemple le procédé de dépôt énergétique direct par fil (Wire Beam Deposition).
Objet et résumé de l'invention La présente invention vise à proposer un nouveau revêtement permettant de réduire de manière significative le bruit généré par les turboréacteurs d'avion et notamment celui généré par l'ensemble soufflante-OGV.
Un but de l'invention est également de rattraper les défauts de forme résultant de la nature composite de la paroi interne des carters sur lequel ce revêtement est destiné à être apposé.
A cet effet, il est prévu un revêtement à gradient de propriété destiné
à être apposé par fabrication additive sur une paroi interne d'un carter montée en périphérie d'aubes mobiles de rotor de turbomachine, caractérisé en ce qu'il comporte en couches superposées d'une surface extérieure dudit revêtement à
ladite paroi interne de carter : 2 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 is now looking for new noise reduction technologies for reduce this nuisance and new treatment surfaces acoustically and this with minimal impact on the other functionalities of the engine as the specific fuel consumption that constitutes a significant business advantage.
However, within the aircraft engines, the noise from the fan is a first contributors to noise pollution, favored by the increase of the dilution rate that these new generations of aircraft are looking for.
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, there may be mentioned, for example, the deposition process Wire Beam Deposition.
Object and summary of the invention The present invention aims to propose a new coating significantly reduce the noise generated by jet engines and in particular that generated by the fan assembly OGV.
An object of the invention is also to make up for defects in shape resultant of the composite nature of the inner wall of the housings on which this coating is intended to be affixed.
For this purpose, a gradient property coating is provided for to be affixed by additive manufacturing on an inner wall of a housing climb periphery of turbomachine rotor blades, characterized in that it comprises in superimposed layers an outer surface of said coating to said inner casing wall:

3 . une première couche constituée par un échafaudage tridimensionnel de filaments d'un matériau abradable formant un réseau ordonné de canaux, et . une deuxième couche constituée par un échafaudage tridimensionnel de filaments d'un premier matériau thermodurcissable formant un réseau ordonné
de canaux et ayant une fonction de dissipation d'énergie des ondes acoustiques frappant ladite surface extérieure dudit revêtement.
Ainsi, on obtient une microstructure poreuse à porosité régulière et ordonnée dont les propriétés peuvent être parfaitement contrôlées dans toute l'épaisseur du revêtement. Selon les couches mises en oeuvre, on limite les pertes aérodynamiques radiales, on réduit la rétention fluidique et on maximise l'absorption acoustique et balistique.
De préférence, ledit échafaudage tridimensionnel ayant une fonction de dissipation d'énergie des ondes acoustiques comporte des canaux ou micro canaux dont des tailles de pores sont inférieures à 400 microns et la porosité
supérieure à 70%.
Selon le mode de réalisation envisagé, le revêtement peut comporter en outre une couche d'un matériau de rattrapage de jeu déposé directement sur la dite paroi interne de carter pour obtenir une surface de dépôt de géométrie connue.
Selon le mode de réalisation envisagé, le revêtement peut comporter en outre une troisième couche constituée par un échafaudage tridimensionnel de filaments d'un deuxième matériau thermodurcissable formant un réseau ordonné
de canaux et ayant une fonction de drainage des fluides traversant ledit revêtement.
De préférence, ladite troisième couche comporte des motifs spécifiques avec des canaux orientant l'évacuation des fluides traversant ledit revêtement vers des zones déterminées et présentant une taille de canaux supérieure à 500 microns.
Selon le mode de réalisation envisagé, le revêtement peut comporter en outre une quatrième couche constituée par un échafaudage tridimensionnel de filaments d'un troisième matériau thermodurcissable formant un réseau 3 . a first layer consisting of a three-dimensional scaffold of filaments of an abradable material forming an ordered network of channels, and . a second layer consisting of a three-dimensional scaffold of filaments of a first thermosetting material forming an ordered network of channels and having a function of energy dissipation of acoustic waves striking said outer surface of said coating.
Thus, a porous microstructure with regular porosity is obtained and ordinate whose properties can be perfectly controlled in any the thickness of the coating. Depending on the layers used, we limit the radial aerodynamic losses, the fluid retention is reduced and maximizes acoustic and ballistic absorption.
Preferably, said three-dimensional scaffold having a function of energy dissipation of acoustic waves includes channels or microphone channels with pore sizes less than 400 microns and porosity greater than 70%.
According to the embodiment envisaged, the coating may comprise furthermore, a layer of a play-catching material deposited directly on said internal casing wall to obtain a geometry deposition surface known.
According to the embodiment envisaged, the coating may comprise in addition a third layer constituted by a three-dimensional scaffold of filaments of a second thermosetting material forming an ordered network of channels and having a fluid drainage function passing through said coating.
Preferably, said third layer comprises specific patterns with channels directing the evacuation of the fluids passing through said coating to specific areas with a channel size greater than 500 microns.
According to the embodiment envisaged, the coating may comprise in addition a fourth layer constituted by a three-dimensional scaffolding of filaments of a third thermosetting material forming a network

4 ordonné de canaux et ayant une fonction d'absorption d'énergie balistique résultant d'un impact de volatile, d'une ingestion de grêle voire d'une perte d'aube.
Avantageusement, le revêtement peut comporter en outre au moins une couche supplémentaire d'un matériau abradable ajoutée localement sur ladite première couche pour tenir compte d'une géométrie non axisymétrique dudit carter.
De préférence, ledit matériau abradable est un mélange thixotrope dépourvu d'un solvant et constitué d'une base polymère et d'un agent de réticulation dans un rapport pondéral de base polymère à 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.
Avantageusement, lesdits premier, deuxième et troisième matériaux thermodurcissables sont constitués dudit matériau abradable.
De préférence, ledit carter est un carter de soufflante de turbomachine en matériau composite tissé.
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 de façon schématique une architecture de turbomachine d'aéronef dans laquelle le revêtement à gradient de propriété de l'invention est mis en oeuvre, - La figure 2 illustre un système de dépôt de matière filamentaire utilisé
pour la fabrication du revêtement de l'invention, - La figure 3 est un éclaté d'un échafaudage tridimensionnel de filaments obtenu par le système de la figure 2, et - Les figures 4A à 4D montrent un exemple des différentes couches du revêtement à gradient de propriété de l'invention. 4 ordered channels and having a ballistic energy absorption function resulting from an impact of volatile, a hailstorm or even a loss blade.
Advantageously, the coating may further comprise at least an additional layer of abradable material added locally to said first layer to account for a non-axisymmetric geometry of said housing.
Preferably, said abradable material is a thixotropic mixture solvent-free and consisting of a polymeric base and a crosslinking in a weight ratio of polymer base to crosslinking agent between 1: 1 and 2: 1, and a facilitator component of flow, typically an oil jelly has between 5 and 15% by weight of the weight total of said thixotropic mixture.
Advantageously, said first, second and third materials thermosetting are made of said abradable material.
Preferably, said casing is a turbomachine fan casing made of woven composite material.
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:
FIG. 1 schematically illustrates an architecture of aircraft turbomachine in which the gradient coating of property of the invention is implemented, FIG. 2 illustrates a filament deposition system used for the manufacture of the coating of the invention, FIG. 3 is an exploded view of a three-dimensional scaffold of filaments obtained by the system of Figure 2, and FIGS. 4A to 4D show an example of the different layers of the gradient property coating of the invention.

5 Description détaillée de l'invention La figure 1 montre de façon très schématique une architecture de turbomachine d'aéronef, en l'espèce un turboréacteur à double flux, au niveau d'une paroi de laquelle est mis en oeuvre un revêtement à gradient de propriété
selon l'invention.
Classiquement, un tel turboréacteur à double flux 10 possède un axe longitudinal 12 et se compose d'un moteur à turbine à gaz 14 et d'une nacelle annulaire 16 centrée sur l'axe 12 et disposée concentriquement autour du moteur.
D'amont en aval, selon le sens d'écoulement d'un flux d'air ou de gaz traversant le turboréacteur, le moteur 14 comprend une entrée d'air 18, une soufflante 20, un compresseur basse-pression 22, un compresseur haute-pression 24, une chambre de combustion 26, une turbine haute-pression 28 et .. une turbine basse-pression 30, chacun de ces éléments étant disposé selon l'axe longitudinal 12. L'éjection des gaz produits par le moteur est effectuée au travers d'une tuyère se composant d'un corps central annulaire 32 centré sur l'axe longitudinal 12, d'un capot primaire annulaire 34 entourant de façon coaxiale le corps central pour délimiter avec celui-ci un canal annulaire d'écoulement du flux primaire Fi, et d'un capot secondaire annulaire 36 entourant de façon coaxiale le capot primaire pour délimiter avec celui-ci un canal annulaire d'écoulement du flux secondaire F2 coaxial au canal d'écoulement primaire et dans lequel sont disposées des aubes redresseuses 38 (dans l'exemple de réalisation illustré, la nacelle 16 du turboréacteur et le capot secondaire 36 de la tuyère sont une seule et même pièce). Les capots primaires et secondaires intègrent notamment les carters intermédiaires de turbines 28A et 30A entourant les aubes mobiles des rotors de turbines et le carter de soufflante 20A entourant les aubes mobiles du rotor de soufflante.
Selon l'invention, il est proposé d'apposer, par fabrication additive, sur les parois internes de carters faisant face à des aubes mobiles de rotor, un revêtement à gradient de propriété qui se présente sous la forme d'un 5 Detailed description of the invention Figure 1 shows very schematically an architecture of an aircraft turbomachine, in this case a turbofan engine, at the level of a wall of which is implemented a gradient coating of property according to the invention.
Conventionally, such a turbofan engine 10 has an axis longitudinal 12 and consists of a gas turbine engine 14 and a nacelle annular 16 centered on the axis 12 and arranged concentrically around the engine.
From upstream to downstream, depending on the flow direction of an air or gas flow passing through the turbojet, the engine 14 comprises an air inlet 18, a blower 20, a low-pressure compressor 22, a high-pressure compressor, pressure 24, a combustion chamber 26, a high-pressure turbine 28 and .. a low-pressure turbine 30, each of these elements being arranged according to axis 12. The ejection of the gases produced by the engine is effected through a nozzle consisting of an annular central body 32 centered on the axis longitudinal 12, an annular primary cover 34 surrounding coaxially the central body to delimit with it an annular flow channel of the flux primary Fi, and an annular secondary cover 36 surrounding coaxially the primary cover to delimit with it an annular flow channel of the F2 secondary flow coaxial with the primary flow channel and in which are disposed of the straightening vanes 38 (in the exemplary embodiment illustrated, the nacelle 16 of the turbojet engine and the secondary hood 36 of the nozzle are a alone and even piece). The primary and secondary covers include the intermediate casings of turbines 28A and 30A surrounding the blades of turbine rotors and blower housing 20A surrounding the blades of fan rotor.
According to the invention, it is proposed to affix, by additive manufacturing, the inner casing walls facing rotor blades, an property gradient coating that is in the form of a

6 échafaudage tridimensionnel de filaments d'un matériau thermodurcissable formant entre eux un réseau ordonné de canaux. Selon la configuration de réseau envisagé, des interconnections entre les canaux peuvent exister de manière régulière lors de la superposition des différentes couches du revêtement destinées à générer ces différents canaux. Cette paroi est préférentiellement une paroi d'une turbomachine, telle qu'un turboréacteur d'avion, montée en périphérie immédiate des aubes mobiles de rotor et plus particulièrement la paroi interne du carter de soufflante 20A en composite tissé, préférentiellement 3D, disposée en périphérie des aubes de soufflante. Toutefois, un dépôt sur le ou les carters de turbine 28A, 30A peut aussi être envisagé, sous réserve bien entendu que le matériau thermodurcissable à base métallique ou céramique présente des propriétés adaptées à l'environnement à haute température auquel il est alors soumis.
La figure 2 montre de façon schématique un exemple de système de dépôt de matière filamentaire 40 permettant de fabriquer le revêtement à
gradient de propriété de l'invention. Par matériau à gradient de propriété on entend un matériau qui implique autant une variation régulière exempte de discontinuités (exemple de réalisation non décrit) qu'un empilement de plusieurs couches distinctes avec des propriétés différentes (exemple de réalisation de l'invention).
Ce système de dépôt filamentaire a pour objet de déposer, de préférence en liaison avec un circuit de contrôle en pression et en température interne au système, le matériau thermodurcissable par extrusion via une buse d'éjection 40A de forme et dimension calibrées tout d'abord sur le substrat 46 puis successivement sur les différentes couches superposées créées 48, 50, 52, 54, ayant chacune une propriété différente, jusqu'à obtention de l'épaisseur désirée pour ce revêtement.
Le système de dépôt filamentaire 40 suit une trajectoire de dépôt imprimée par un ensemble mécanique commandé 56, typiquement une machine multiaxes (au moins à 3 axes) ou préférentiellement un robot, lequel est contrôlé
par une unité de gestion 58, typiquement un microcontrôleur ou un 6 three-dimensional scaffolding of filaments of a thermosetting material forming between them an ordered network of channels. According to the configuration of envisaged network, interconnections between the channels may exist in a regular way during the superimposition of the different layers of the coating intended to generate these different channels. This wall is preferentially a the wall of a turbomachine, such as an airplane turbojet, mounted in immediate periphery of the rotor blades and more particularly the wall internal of the bladder casing 20A woven composite, preferably 3D, disposed at the periphery of the fan blades. However, a deposit on or the turbine casings 28A, 30A can also be considered, subject to heard that the thermosetting material based on metal or ceramic has properties adapted to the high temperature environment to which it is then submitted.
Figure 2 shows schematically an example of a system depositing filamentary material 40 making it possible to manufacture the coating property gradient of the invention. By property gradient material one means a material that involves as much a regular variation free of discontinuities (embodiment not described) that a stack of many distinct layers with different properties (embodiment of the invention).
The purpose of this filament deposition system is to deposit, preferably in connection with a pressure control circuit and temperature internal to the system, the thermosetting material by extrusion via a nozzle 40A ejection of shape and dimension calibrated first on the substrate 46 then successively on the different superimposed layers created 48, 50, 52, 54, each having a different property, until the thickness is obtained desired for this coating.
The filament deposition system 40 follows a deposit trajectory printed by a controlled mechanical assembly 56, typically a machine multiaxis (at least 3 axes) or preferably a robot, which is control by a management unit 58, typically a microcontroller or a

7 microordinateur, à laquelle il est relié assurant la commande du système de dépôt filamentaire et contrôlant en tout point de la surface traitée à la fois l'arrangement filamentaire et la porosité du revêtement obtenu. Une lampe de chauffage ou tout autre élément analogue 60, monté à proximité de la buse d'éjection 40A, peut être utilisé pour stabiliser le matériau déposé et éviter le fluage au cours du dépôt.
L'alimentation en matériau thermodurcissable est assurée à partir d'une vis à extrusion conique 62 permettant de mélanger plusieurs composants pour former un fluide thixotrope ayant l'aspect d'une pâte. La vis d'extrusion conique permet d'assurer un mélange adéquat des composants et homogène (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 calibrée. Durant cette opération, il faut éviter la génération de bulles d'air qui forment autant de défaut dans le filament imprimé et il faut éviter une instabilité de l'écoulement du matériau fluide ; il est donc nécessaire de pousser de manière très progressive le matériau. On notera qu'avec une telle vis à extrusion conique le changement de constitution du matériau thermodurcissable déposé et formant les différentes couches 48-54, peut être réalisé aisément par un simple contrôle des différents composants introduits successivement dans la vis à extrusion conique qui comporte au moins deux entrées séparées 62A, 62B pour l'introduction simultanée d'au moins deux composants.
La figure 3 illustre en perspective éclatée une petite partie d'un échafaudage tridimensionnel 70 de filaments 72, 74, 76, avantageusement cylindriques, de matériau thermodurcissable permettant la réalisation du revêtement de l'invention sous la forme d'un réseau ordonné de canaux de nature à conférer le gradient de propriété recherché au travers des couches superposées de ce revêtement.
En effet et comme le montrent les différentes configurations des figures 4A, 4B, 4C et 4D, le revêtement de l'invention est formé par la superposition par fabrication additive, depuis la paroi interne du carter jusqu'à la surface extérieure, de différentes couches de matériau ayant chacune une 7 microcomputer, to which it is connected ensuring the control of the Filamentary deposition and controlling at all points of the treated surface at once the filamentary arrangement and the porosity of the coating obtained. A lamp of heating or any other similar element 60 mounted near the nozzle 40A ejection, can be used to stabilize the deposited material and avoid the creep during the deposit.
The supply of thermosetting material is ensured from a conical extrusion screw 62 for mixing several components to form a thixotropic fluid having the appearance of a paste. The extrusion screw tapered to ensure proper mixing of components and homogeneous (throughout the deposition process), to ultimately obtain a material fluid to high viscosity that will be deposited by the calibrated nozzle. During this operation he avoid the generation of air bubbles that form so much defect in the printed filament and avoid any instability of the flow of the material fluid; it is therefore necessary to push very gradually material. It will be noted that with such a conical extrusion screw the change of constitution of the thermosetting material deposited and forming the various layers 48-54, can easily be achieved by simply checking the different components introduced successively into the conical extrusion screw which has at least two separate entries 62A, 62B for the introduction simultaneous of at least two components.
Figure 3 illustrates in exploded perspective a small part of a three-dimensional scaffold 70 of filaments 72, 74, 76, advantageously cylindrical, thermosetting material allowing the realization of the coating of the invention in the form of an ordered network of nature to confer the desired property gradient through the layers superimposed of this coating.
Indeed and as shown by the different configurations of 4A, 4B, 4C and 4D, the coating of the invention is formed by the additive manufacturing overlay from the crankcase inner wall up to the outer surface of different layers of material each having a

8 épaisseur et une propriété différente. Chaque couche de ce revêtement, imprimée à partir du système de dépôt filamentaire précité, est constituée d'un échafaudage tridimensionnel de filaments de matériau thermodurcissable formant un réseau ordonné de canaux.
Sur la figure 4A est illustré un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 102 destiné à former la couche externe 54 du revêtement et constitué de couches de filaments superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 00 ou à 90 sans décalage dans la superposition des filaments ayant une même direction d'orientation.
L'objet de cette première couche 54 est d'assurer l'abradabilité du revêtement au passage des aubes mobiles (notamment durant le rodage du moteur) tout en satisfaisant aux conditions aérodynamiques de la turbomachine.

Pour ce faire, le matériau thermodurcissable utilisé pour cette première couche est un matériau abradable dans l'épaisseur duquel sont formés des motifs spécifiques ayant des porosités dimensionnées permettant le passage ou la dissipation des fluctuations aérodynamiques (voir leurs modifications) et/ou des ondes acoustiques. Ces motifs peuvent aussi consister en des perforations de dimensions inférieures à 1,5 mm ou des rainurages permettant en outre d'améliorer les marges aérodynamiques.
L'intérêt de cette fonction d'abradabillité sur la couche de surface du revêtement est de rendre l'ensemble rotor-carter compatible avec les déformations que subissent les aubes mobiles en rotation lorsque ces dernières sont soumises à la somme des efforts aérodynamiques et centrifuges.
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. Un tel matériau doit en outre garder voire favoriser de bonnes propriétés aérodynamiques, présenter des résistances à l'oxydation et à la corrosion suffisantes et un coefficient de dilatation thermique du même ordre que la 8 thickness and a different property. Each layer of this coating, printed from the aforesaid filament deposition system, is constituted a three-dimensional scaffolding of thermosetting material filaments forming an ordered network of channels.
In FIG. 4A is illustrated a three-dimensional scaffold of filaments 100, 102 for forming the outer layer 54 of the coating and consisting of layers of superimposed filaments whose filaments a layer given data are alternately oriented at 00 or 90 without any shift in the superposition of the filaments having the same direction of orientation.
The purpose of this first layer 54 is to ensure the abradability of the coating at the passage of the blades (especially during break-in motor) while satisfying the aerodynamic conditions of the turbomachine.

To do this, the thermosetting material used for this first layer is an abradable material in the thickness of which are formed patterns having porosities sized for the passage or dissipation of aerodynamic fluctuations (see their modifications) and / or of the acoustic waves. These patterns may also consist of perforations of dimensions less than 1.5 mm or grooves improve aerodynamic margins.
The interest of this function of abradabillity on the surface layer of the coating is to make the rotor-housing assembly compatible with the the deformations that the rotating blades undergo when the latter are subject to the sum of aerodynamic and centrifugal forces.
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. A
such In addition, the material must retain or promote good properties aerodynamic, have resistance to oxidation and corrosion sufficient and a coefficient of thermal expansion of the same order as

9 couche ou le substrat sur lequel il est déposé, en l'espèce le matériau composite tissé formant les parois de carter.
Sur la figure 4B est illustré un échafaudage tridimensionnel de filaments 200, 202, 204, 206 destiné à former la couche 52 du revêtement et constitué de couches de filaments superposées présentant une direction d'orientation des filaments décalée ou non d'un même écart angulaire, par exemple de 25 (cette valeur d'inclinaison ne saurait être limitative), à
chaque couche.
L'objet de cette deuxième couche 52 sur laquelle la première couche 54 est déposée est d'assurer la dissipation de l'énergie de l'onde acoustique.
Pour ce faire, l'échafaudage tridimensionnel peut comporter des canaux ou micro canaux dont des tailles de pores sont inférieurs à 400 microns et la porosité
supérieure à 70%. Il n'est pas nécessaire que le matériau thermodurcissable utilisé pour la fabrication de cette deuxième couche 52 soit le matériau abradable utilisé par la première couche 54. Toutefois, le recours à un même matériau pour l'ensemble du revêtement est possible et évite d'avoir à changer sa composition entre chaque couche.
Cette deuxième couche 52 doit bien entendu supporter les contraintes mécaniques et environnementales afférentes notamment aux impacts de particules et conserver les performances aérodynamiques de la turbomachine..
Sur la figure 4C est illustré un échafaudage tridimensionnel de filaments 300, 302 destiné à former la troisième couche 50 du revêtement et constitué de couches superposées dont les filaments sont orientés alternativement à 0 ou à 90 sans décalage entre les couches ayant une même direction d'orientation des filaments cylindriques, comme pour l'échafaudage tridimensionnel de la première couche 54, mais avec un espacement entre les filaments plus important, de l'ordre de 2 fois plus important dans l'exemple illustré.
Le matériau thermodurcissable utilisé pour la fabrication de cette troisième couche 50 peut ou non être le matériau abradable utilisé par la 9 layer or substrate on which it is deposited, in this case the material composite woven forming the casing walls.
In FIG. 4B is illustrated a three-dimensional scaffold of filaments 200, 202, 204, 206 for forming the layer 52 of the coating and consisting of layers of superposed filaments with a direction orientation of the filaments shifted or not by the same angular difference, by example of 25 (this inclination value can not be limiting), each layer.
The object of this second layer 52 on which the first layer 54 is deposited is to ensure the dissipation of the energy of the acoustic wave.
For do this, the three-dimensional scaffold can include channels or micro channels with pore sizes less than 400 microns and porosity greater than 70%. It is not necessary that the thermosetting material used for the manufacture of this second layer 52 is the material abradable used by the first layer 54. However, the use of the same material for the entire coating is possible and avoids having to change its composition between each layer.
This second layer 52 must of course withstand the constraints mechanical and environmental factors, including the impacts of particles and maintain the aerodynamic performance of the turbomachine.
In FIG. 4C is illustrated a three-dimensional scaffold of filaments 300, 302 for forming the third layer 50 of the coating and consisting of superimposed layers whose filaments are oriented alternatively to 0 or 90 without lag between layers having a same direction of orientation of cylindrical filaments, as for scaffolding three-dimensional of the first layer 54, but with a spacing between filaments more important, of the order of 2 times larger in the example illustrated.
The thermosetting material used for the manufacture of this third layer 50 may or may not be the abradable material used by the

10 première couche 54 et peut ou non être différent de celui utilisé pour la fabrication de la deuxième couche 52.
L'objet de cette troisième couche 50 sur laquelle la deuxième couche 52 est déposée est d'assurer le drainage des fluides ingérés par la turbomachine et traversant le revêtement. Pour ce faire, cette couche à fonction de drainage comportera avantageusement des motifs spécifiques avec des canaux orientant l'évacuation des fluides vers des zones favorables (drains situés à 6 heures par rapport au flux) et présentant une taille de canaux supérieure à 500 microns.
Comme la deuxième couche 52, cette troisième couche 50 doit supporter les contraintes mécaniques et environnementales afférentes notamment aux impacts de particules et conserver les performances aérodynamiques de la turbomachine..
On notera que la présence de cette troisième couche 50 n'est pas forcément requise, la fonction de drainage pouvant être assurée avantageusement par ajout d'une couche avec propriété hydrophobe située sous la première couche 54.
Et sur la figure 4D est illustré un échafaudage tridimensionnel de filaments 400, 402 destiné à former la quatrième et dernière couche 48 du revêtement et 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 ayant une même direction d'orientation. Ce décalage est comme illustré de préférence égal à la moitié de la distance entre deux filaments.
Le matériau thermodurcissable utilisé pour la fabrication de cette quatrième couche 48 peut ou non être le matériau abradable utilisé par la première couche 54 et peut ou non être différent de celui utilisé pour la fabrication des deuxième 52 ou troisième 50 couches.
L'objet de cette dernière couche 48 déposée sur le carter 46 et sur laquelle la troisième couche 50 est elle-même déposée est de renforcer la tenue mécanique de l'ensemble du revêtement et de permettre l'absorption de l'énergie balistique résultant d'un impact de volatile ou d'ingestion de grêle voire d'une 10 first layer 54 and may or may not be different from that used for manufacture of the second layer 52.
The object of this third layer 50 on which the second layer 52 is filed is to ensure the drainage of fluids ingested by the turbine engine and crossing the coating. To do this, this layer with a function of drainage advantageously will have specific patterns with orienting channels evacuation of fluids to favorable areas (drains located at 6 o'clock by relative to the flux) and having a channel size greater than 500 microns.
Like the second layer 52, this third layer 50 must to withstand the mechanical and environmental constraints particulate impacts and maintain performance aerodynamics of the turbomachine ..
It will be noted that the presence of this third layer 50 is not necessarily required, the drainage function can be ensured advantageously by adding a layer with hydrophobic property located under the first layer 54.
And in Figure 4D is illustrated a three-dimensional scaffolding of filaments 400, 402 for forming the fourth and last layer 48 of the coating and consisting of superimposed layers whose filaments a layer data are alternately oriented at 00 or 900 and have an offset in the superposition of the filaments having the same direction of orientation. This offset is as illustrated preferably equal to half the distance enter two filaments.
The thermosetting material used for the manufacture of this fourth layer 48 may or may not be the abradable material used by the first layer 54 and may or may not be different from that used for manufacture of the second 52 or third 50 layers.
The object of this last layer 48 deposited on the housing 46 and on which the third layer 50 is itself deposited is to reinforce the outfit mechanics of the entire coating and allow the absorption of energy ballistic resulting from an impact of volatile or ingestion of hail a

11 perte d'aube. Cette dernière couche doit aussi supporter les contraintes mécaniques et environnementales afférentes notamment aux impacts de particules.
On notera que comme pour la troisième couche 50, la présence de cette dernière couche 48 n'est pas forcément requise, la fonction d'absorption d'énergie pouvant être assurée avantageusement au sein de la couche acoustique 52 ou directement par le carter 46.
Pour toutes ces couches, il conviendra de s'assurer de l'adhérence à la couche précédente et/ou à la couche suivante pouvant être directement le carter (compatibilité des coefficients de dilatation thermique des différentes couches et en particulier celui du matériau du carter).
Il convient de noter qu'une couche supplémentaire d'interface 64 (voir la figure 2) peut être ajoutée en préalable à l'élaboration de ces échafaudages tridimensionnels de filaments. En effet, le carter de soufflante est un carter composite tissé dont la géométrie tridimensionnelle présente généralement des déviations (défauts de forme) par rapport à la surface idéale calculée, du fait notamment de la tendance à la formation de lobes liée au procédé de tissage utilisé (classiquement de type poly-flex). Or, le rattrapage de ces défauts implique actuellement des opérations complexes et couteuses. Il est donc possible avec le dispositif de déposer un matériau de rattrapage de jeu (résine ou autre) afin d'obtenir une géométrie connue. L'intérêt de cette étape préalable est de revenir à une surface de dépôt contrôlée, précisément définie et répondant aux contraintes de formes nécessaires pour assurer les bons jeux aérodynamiques de la zone moteur de la turbomachine.
Il convient aussi de noter que des couches supplémentaires de matériau abradable peuvent être ajoutées localement sur la première couche 54 afin d'assurer l'axisymétrie de la surface extérieure du revêtement. En effet, les carters de soufflante présentent souvent une géométrie non axisymétrique.
Le matériau abradable 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 11 loss of dawn. This last layer must also support the constraints mechanical and environmental factors, including the impacts of particles.
It will be noted that as for the third layer 50, the presence of this last layer 48 is not necessarily required, the absorption function energy that can be provided advantageously within the layer acoustic 52 or directly by the casing 46.
For all these layers, it will be necessary to ensure adherence to the previous layer and / or to the next layer which can be directly box (compatibility of the coefficients of thermal expansion of the different layers and in particular that of the housing material).
It should be noted that an additional layer of interface 64 (see Figure 2) can be added in advance to the development of these three-dimensional scaffolds of filaments. Indeed, the fan case is a woven composite housing whose three-dimensional geometry presents usually deviations (shape defects) from the ideal surface calculated, in particular because of the tendency to lobe formation weaving method used (typically poly-flex type). Now, the catching up these defects currently involve complex and expensive operations. he is so possible with the device to drop a game catch-up material (resin or other) to obtain a known geometry. The interest of this step is to return to a precisely controlled deposition area and responding to the constraints of forms necessary to ensure good games aerodynamics of the engine zone of the turbomachine.
It should also be noted that additional layers of Abradable material can be added locally on the first layer 54 to ensure the axisymmetry of the outer surface of the coating. Indeed, the Fan housings often have non-axisymmetric geometry.
The abradable 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

12 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 de l'invention 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 vaseline). 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 est 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 et facilite ainsi l'écoulement du matériau. (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.
Pour les couches autres que la première couche 54 et lorsque que le matériau thermodurcissable utilisé pour l'ensemble des échafaudages tridimensionnels de filaments n'est pas le matériau abradable, un matériau à
base métallique ou céramique peut être utilisé valablement.
Ainsi la présente invention permet une impression rapide et stable permettant de reproduire efficacement des structures performantes à fonctions 12 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 of the invention is a material which is in pasty form and consists of three components namely a polymer base, for example an epoxy resin (presenting as blue modeling clay), a crosslinking agent or accelerator (posing as a white modeling dough) and a jelly translucent colored oil (eg petroleum jelly). Components accelerator / base are distributed in a weight ratio from base to the accelerator between 1: 1 and 2: 1 and the petroleum jelly is present enter 5 and 15% (typically 10%) by weight of the total weight of the material. The base can in addition, comprise microspheres of hollow glasses of a determined 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 and thus facilitates the flow of the material. (The viscosity is directly related to the extrusion pressure needed to ensure speed adequate extrusion to maintain print quality).
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 of petroleum jelly.
For layers other than the first layer 54 and when the thermosetting material used for all scaffolding three-dimensional filaments is not the abradable material, a material with metal base or ceramic can be used validly.
Thus the present invention allows a fast and stable printing to efficiently reproduce performance structures with functions

13 prédéfinies et caractéristiques 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. 13 predefined and controlled characteristics (roughness, appearance, opening) having a small filament size (<250 microns in diameter) and a low weight (improved porosity ratio> 70%) particularly interesting in the views of strong constraints encountered in aeronautics.

Claims

1. Gradient property coating to be affixed by additive manufacturing on an inner wall of a housing (20A, 46) mounted in periphery of turbomachine rotor blades, characterized in that comprises in superimposed layers an outer surface of said coating to said inner casing wall:
.cndot. a first layer (54) constituted by a scaffolding three-dimensional filament (100, 102) of an abradable material forming an ordered network of channels, and .cndot. a second layer (52) constituted by a scaffolding three-dimensional filaments (200, 202, 204, 206) of a first thermosetting material forming an ordered network of channels and having a function of energy dissipation of acoustic waves striking said outer surface of said coating.

2. Gradient property coating according to claim 1, characterized in that said three-dimensional scaffold having a function of energy dissipation of acoustic waves includes channels or microphone channels with pore sizes less than 400 microns and porosity greater than 70%.

3. Gradient property coating according to claim 1 or claim 2, characterized in that it further comprises a layer (64) a game-catching material deposited directly on said inner wall of casing to obtain a deposition surface of known geometry.

4. Gradient property coating according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises a third layer (50) constituted by a three-dimensional scaffold of filaments of a second thermosetting material forming an ordered network of channels and having a fluid drainage function passing through said coating.

5. Gradient property coating according to claim 4, characterized in that said third layer (50) has patterns specific with channels guiding the flow of fluids through said coating to specific areas and having a channel size greater than 500 microns.

6. Gradient property coating according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that it further comprises a fourth layer (48) constituted by a three-dimensional scaffold of filaments of a third thermosetting material forming an ordered network of channels and having a ballistic energy absorption function resulting from an impact of volatile, hail ingestion or even dawn.

7. Gradient property coating according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that it further comprises at least one additional layer of abradable material added locally to the said first layer (54) to account for non-axisymmetric geometry of said housing.

8. Gradient property coating according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that said abradable material is a solvent-free thixotropic mixture consisting of a polymeric base and of a crosslinking agent in a weight ratio of polymer base to agent of cross-linking between 1: 1 and 2: 1, and a flow, typically a petroleum jelly has between 5 and 15% by weight of the total weight of said thixotropic mixture.

9. Gradient property coating according to claim 8, characterized in that said first, second and third thermosetting materials are made of said abradable material.

10. Gradient property coating according to any one of Claims 1 to 9, characterized in that said housing is a housing of fan turbomachine woven composite material.