CA3099219A1 - Materiau poreux multicouches pour traitement acoustique - Google Patents
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Abstract
Procédé (100) de fabrication d'un matériau poreux multicouches par fabrication additive (104), ledit matériau comprenant au moins deux couches superposées homogènes formées par des filaments, caractérisée en ce que le procédé de fabrication comprend un procédé de détermination de caractéristiques géométriques de chaque couche du matériau qui comprend les étapes suivantes : - détermination (101) des paramètres JCAL d'un modèle de fluide équivalent de différentes couches homogènes formées de filaments en fonction des paramètres microstructuraux des couches ; - détermination (102) du comportement acoustique d'un matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches homogènes superposées formées de filaments à partir des épaisseurs desdites couches et des paramètres JCAL déterminés précédemment ; et - détermination (103) de l'épaisseur et des paramètres microstructuraux des couches du matériau poreux multicouches de manière à ce qu'au moins une grandeur parmi une impédance acoustique, un coefficient d'absorption ou de réflexion du matériau poreux soit comprise dans un intervalle ciblé selon une fréquence acoustique.
Description
Description Titre de l'invention : Matériau poreux multicouches pour traitement acoustique Domaine Technique La présente invention se rapporte au domaine général des traitements acoustiques pour absorber le bruit, et plus particulièrement à la fabrication des matériaux poreux compris dans ces traitements.
lo Technique antérieure Afin de respecter les normes sur les émissions sonores, le bruit généré par les réacteurs et transmis à l'environnement extérieur doit être réduit. Ce bruit est constitué de raies en basses fréquences et d'une contribution large bande.
Dans les turboréacteurs à double flux équipés d'un boitier de réduction de vitesse pour la soufflante, le premier harmonique du bruit de tonal lié au passage des pales se trouve à des fréquences très basses (entre 200 Hz et 600 Hz).
Afin d'absorber le bruit, une méthode connue consiste à recouvrir certaines zones de la nacelle du turboréacteur par des matériaux passifs absorbants. Il s'agit habituellement de traitements acoustiques de type Single Degree of Freedom , SDOF ou de type Double Degree of Freedom , DDOF. Afin d'être efficaces en basses fréquences, ces traitements doivent être particulièrement épais. Or cela n'est pas acceptable sur les nouvelles architectures de turboréacteurs ayant des nacelles plus courtes et plus minces.
Les matériaux poreux constituent une alternative à ces traitements. Pour être efficaces acoustiquement, et ne pas dégrader l'écoulement d'air dans le réacteur, leur impédance acoustique doit être comprise dans des plages de valeurs spécifiques. Ces plages dépendent de la position du traitement acoustique dans le moteur et des fréquences acoustiques à atténuer.
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
lo Technique antérieure Afin de respecter les normes sur les émissions sonores, le bruit généré par les réacteurs et transmis à l'environnement extérieur doit être réduit. Ce bruit est constitué de raies en basses fréquences et d'une contribution large bande.
Dans les turboréacteurs à double flux équipés d'un boitier de réduction de vitesse pour la soufflante, le premier harmonique du bruit de tonal lié au passage des pales se trouve à des fréquences très basses (entre 200 Hz et 600 Hz).
Afin d'absorber le bruit, une méthode connue consiste à recouvrir certaines zones de la nacelle du turboréacteur par des matériaux passifs absorbants. Il s'agit habituellement de traitements acoustiques de type Single Degree of Freedom , SDOF ou de type Double Degree of Freedom , DDOF. Afin d'être efficaces en basses fréquences, ces traitements doivent être particulièrement épais. Or cela n'est pas acceptable sur les nouvelles architectures de turboréacteurs ayant des nacelles plus courtes et plus minces.
Les matériaux poreux constituent une alternative à ces traitements. Pour être efficaces acoustiquement, et ne pas dégrader l'écoulement d'air dans le réacteur, leur impédance acoustique doit être comprise dans des plages de valeurs spécifiques. Ces plages dépendent de la position du traitement acoustique dans le moteur et des fréquences acoustiques à atténuer.
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
2 Les matériaux poreux existants, à base de laine de verre ou de laine de roche par exemple, ne permettent pas d'atteindre les plages de valeurs d'impédance souhaitées, c'est-à-dire la valeur réelle de l'impédance est comprise entre 0 et 5 x poco et la valeur imaginaire de l'impédance est comprise entre -2,5 x po co et 1 x po co, avec po co l'impédance caractéristique de l'air. De plus, ces matériaux existants se dégradent facilement dans un environnement moteur, du fait des saletés, de l'huile ou de l'eau par exemple.
Il est donc souhaitable de disposer d'un nouveau matériau poreux pour absorber le bruit, le matériau ayant une impédance acoustique comprise dans les plages de valeurs souhaitées et pouvant être intégré dans une turbomachine.
Exposé de l'invention L'invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau poreux multicouches par fabrication additive, le matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches superposées, chaque couche étant homogène et formée par des filaments, caractérisée en ce que le procédé de fabrication comprend un procédé de détermination de caractéristiques géométriques de chaque couche du matériau poreux qui comprend les étapes suivantes :
- détermination des paramètres Johnson-Champoux-Allard-Lafarge JCAL
d'un modèle de fluide équivalent de différentes couches homogènes formées de filaments en fonction des paramètres microstructuraux des couches ;
- détermination du comportement acoustique d'un matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches homogènes superposées formées de filaments à partir des épaisseurs desdites couches homogènes superposées et des paramètres JCAL déterminés à
l'étape précédente, le comportement acoustique du matériau poreux étant défini par une évolution des paramètres JCAL au sein dudit matériau, ou Date Reçue/Date Received 2020-11-13
Il est donc souhaitable de disposer d'un nouveau matériau poreux pour absorber le bruit, le matériau ayant une impédance acoustique comprise dans les plages de valeurs souhaitées et pouvant être intégré dans une turbomachine.
Exposé de l'invention L'invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau poreux multicouches par fabrication additive, le matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches superposées, chaque couche étant homogène et formée par des filaments, caractérisée en ce que le procédé de fabrication comprend un procédé de détermination de caractéristiques géométriques de chaque couche du matériau poreux qui comprend les étapes suivantes :
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d'un modèle de fluide équivalent de différentes couches homogènes formées de filaments en fonction des paramètres microstructuraux des couches ;
- détermination du comportement acoustique d'un matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches homogènes superposées formées de filaments à partir des épaisseurs desdites couches homogènes superposées et des paramètres JCAL déterminés à
l'étape précédente, le comportement acoustique du matériau poreux étant défini par une évolution des paramètres JCAL au sein dudit matériau, ou Date Reçue/Date Received 2020-11-13
3 par un coefficient d'absorption ou un coefficient de réflexion ou par une impédance acoustique, et - détermination de l'épaisseur et des paramètres microstructuraux des couches du matériau poreux multicouches de manière à ce qu'au moins une grandeur parmi une impédance acoustique, un coefficient d'absorption ou un coefficient de réflexion du matériau poreux multicouches soit comprise dans un intervalle ciblé selon une fréquence acoustique.
Ce procédé de fabrication permet de réaliser un matériau poreux multicouches par fabrication additive optimisé pour traiter acoustiquement une certaine bande de fréquence. En effet, le procédé de détermination de l'épaisseur des couches et des paramètres microstructuraux des couches (c'est-à-dire des paramètres géométriques des filaments) permet d'adapter la géométrie du matériau, et notamment des couches formant le matériau poreux, en fonction du comportement acoustique souhaité pour certaines fréquences acoustiques.
De plus, comme chaque couche est homogène, on peut facilement déterminer les paramètres Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (paramètres JCAL) de plusieurs couches en faisant varier la microstructure des couches, c'est-à-dire la géométrie des filaments (comme l'épaisseur des filaments ou l'espacement entre les filaments). Cela permet de choisir quelles couches formeront le matériau poreux afin d'obtenir le comportement acoustique particulier pour une fréquence acoustique donnée, c'est-à-dire afin d'obtenir une valeur particulière d'impédance acoustique, de coefficient d'absorption ou encore de coefficient de réflexion pour une fréquence donnée.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le matériau poreux multicouches est réalisé par fabrication additive.
On peut par exemple utiliser l'extrusion comme méthode de fabrication additive, qui consiste en une écriture directe par solidification avec évaporation d'un solvant. On utilise par exemple des polymères thermodurcissables.
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
Ce procédé de fabrication permet de réaliser un matériau poreux multicouches par fabrication additive optimisé pour traiter acoustiquement une certaine bande de fréquence. En effet, le procédé de détermination de l'épaisseur des couches et des paramètres microstructuraux des couches (c'est-à-dire des paramètres géométriques des filaments) permet d'adapter la géométrie du matériau, et notamment des couches formant le matériau poreux, en fonction du comportement acoustique souhaité pour certaines fréquences acoustiques.
De plus, comme chaque couche est homogène, on peut facilement déterminer les paramètres Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (paramètres JCAL) de plusieurs couches en faisant varier la microstructure des couches, c'est-à-dire la géométrie des filaments (comme l'épaisseur des filaments ou l'espacement entre les filaments). Cela permet de choisir quelles couches formeront le matériau poreux afin d'obtenir le comportement acoustique particulier pour une fréquence acoustique donnée, c'est-à-dire afin d'obtenir une valeur particulière d'impédance acoustique, de coefficient d'absorption ou encore de coefficient de réflexion pour une fréquence donnée.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le matériau poreux multicouches est réalisé par fabrication additive.
On peut par exemple utiliser l'extrusion comme méthode de fabrication additive, qui consiste en une écriture directe par solidification avec évaporation d'un solvant. On utilise par exemple des polymères thermodurcissables.
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
4 On peut également utiliser la polymérisation par un agent extérieur comme méthode de fabrication additive ou encore une combinaison de l'extrusion et de la polymérisation.
On peut également utiliser toutes les méthodes de fabrication additive permettant d'atteindre des tailles de filaments comprises entre 50 pm et 500 pm, voire plus largement entre 1 pm et 1000 pm, et d'obtenir des dépôts suffisamment précis et rapides de la structure.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la fabrication additive est de type dépôt de fils fondus ( Fused Deposition Modeling en anglais). En comparaison des autres méthodes, elle permet de fabriquer rapidement, précisément et de manière reproductible des matériaux poreux dont les dimensions caractéristiques sont compatibles avec l'atténuation du bruit souhaitée. De plus, certains matériaux imprimables par ce procédé sont avionables.
Selon des caractéristiques particulières de l'invention, les filaments formant les couches du matériau poreux multicouches sont réalisés en :
- un matériau polymère, comme les matériaux thermoplastiques PEEK (Poly Ether Ether Keton) ou les polyimides thermoplastiques PET (Poly Ether Imide) qui offrent l'avantage de bien s'extruder et de disposer de propriétés accrues (tenue mécanique, résistance au feu, tenue en température, etc...) ; ou - un mélange de PEEK et de PET pouvant être renforcé de fibres de carbone ou de fibres céramiques (en carbure de silicium par exemple) pour accroître les performances mécaniques de la structure ; ou - un matériau thermoplastique tel que le nylon, l'ABS ou le polymère PLA, qui peuvent être renforcés ou non avec des fibres (fibres de carbone, fibres de verre ou fibres de Kevlar) ou avec des poudres afin d'accroître la résistance de la structure ; ou encore Date Reçue/Date Received 2020-11-13
On peut également utiliser toutes les méthodes de fabrication additive permettant d'atteindre des tailles de filaments comprises entre 50 pm et 500 pm, voire plus largement entre 1 pm et 1000 pm, et d'obtenir des dépôts suffisamment précis et rapides de la structure.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, la fabrication additive est de type dépôt de fils fondus ( Fused Deposition Modeling en anglais). En comparaison des autres méthodes, elle permet de fabriquer rapidement, précisément et de manière reproductible des matériaux poreux dont les dimensions caractéristiques sont compatibles avec l'atténuation du bruit souhaitée. De plus, certains matériaux imprimables par ce procédé sont avionables.
Selon des caractéristiques particulières de l'invention, les filaments formant les couches du matériau poreux multicouches sont réalisés en :
- un matériau polymère, comme les matériaux thermoplastiques PEEK (Poly Ether Ether Keton) ou les polyimides thermoplastiques PET (Poly Ether Imide) qui offrent l'avantage de bien s'extruder et de disposer de propriétés accrues (tenue mécanique, résistance au feu, tenue en température, etc...) ; ou - un mélange de PEEK et de PET pouvant être renforcé de fibres de carbone ou de fibres céramiques (en carbure de silicium par exemple) pour accroître les performances mécaniques de la structure ; ou - un matériau thermoplastique tel que le nylon, l'ABS ou le polymère PLA, qui peuvent être renforcés ou non avec des fibres (fibres de carbone, fibres de verre ou fibres de Kevlar) ou avec des poudres afin d'accroître la résistance de la structure ; ou encore Date Reçue/Date Received 2020-11-13
5 - un matériau thermodurcissable constitué d'une base polymère et d'un agent de réticulation incluant possiblement des billes de verre ou encore de la silice pour améliorer les propriétés d'abradabilité et d'érosion.
Selon le procédé de fabrication additive utilisé, les filaments peuvent également être réalisés en :
- un matériau métallique en alliage de titane, comme le Ti6A4I4V ;
- un matériau métallique à base d'alliage nickel-chrome, comme l'Inco718, d'alliage de nickel-chrome-fer-molybdène, comme l'Hastelloy X, ou encore à base d'alliage de nickel, comme René 77;
- un matériau métallique à base de céramique pour accroître la résistance à
la chaleur et à la corrosion ; ou - un matériau métallique en alliage d'aluminium.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, un espacement entre les filaments d'une même couche du matériau poreux multicouches est compris entre 1 pm et 10 mm.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, un angle entre deux rangées de filaments appartenant à une même couche est compris entre 00 et 180 .
Selon une caractéristique particulière de l'invention, une épaisseur des filaments d'une couche du matériau poreux multicouches est comprise entre 1 pm et 2000 pm.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, une épaisseur de chaque couche du matériau poreux multicouches est supérieure ou égale à l'épaisseur moyenne des filaments formant cette couche.
Ces différentes conditions sur les épaisseurs, l'espacement entre filaments, ou l'angle entre rangées de filaments de deux couches adjacentes permettent de fabriquer un matériau relativement fin et efficace pour traiter acoustiquement une certaine bande de fréquence. Le matériau ainsi obtenu peut par exemple Date Reçue/Date Received 2020-11-13
Selon le procédé de fabrication additive utilisé, les filaments peuvent également être réalisés en :
- un matériau métallique en alliage de titane, comme le Ti6A4I4V ;
- un matériau métallique à base d'alliage nickel-chrome, comme l'Inco718, d'alliage de nickel-chrome-fer-molybdène, comme l'Hastelloy X, ou encore à base d'alliage de nickel, comme René 77;
- un matériau métallique à base de céramique pour accroître la résistance à
la chaleur et à la corrosion ; ou - un matériau métallique en alliage d'aluminium.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, un espacement entre les filaments d'une même couche du matériau poreux multicouches est compris entre 1 pm et 10 mm.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, un angle entre deux rangées de filaments appartenant à une même couche est compris entre 00 et 180 .
Selon une caractéristique particulière de l'invention, une épaisseur des filaments d'une couche du matériau poreux multicouches est comprise entre 1 pm et 2000 pm.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, une épaisseur de chaque couche du matériau poreux multicouches est supérieure ou égale à l'épaisseur moyenne des filaments formant cette couche.
Ces différentes conditions sur les épaisseurs, l'espacement entre filaments, ou l'angle entre rangées de filaments de deux couches adjacentes permettent de fabriquer un matériau relativement fin et efficace pour traiter acoustiquement une certaine bande de fréquence. Le matériau ainsi obtenu peut par exemple Date Reçue/Date Received 2020-11-13
6 être utilisé dans un revêtement pour une turbomachine, notamment pour une soufflante.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, une épaisseur d'un filament varie jusqu'à 50% de son épaisseur maximale le long dudit filament.
Les tolérances et défauts de fabrication permettent des variations de l'épaisseur d'un filament jusqu'à 50% de son épaisseur maximale le long de chaque filament.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, une section des filaments est de forme circulaire, ovale, polygonale ou en étoile. Par exemple, la lo section est de forme triangulaire, rectangulaire, carrée, hexagonale ou encore pentagonale.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le matériau poreux multicouches comprend entre 2 et 2500 couches superposées. Le matériau comprend par exemple quatre couches superposées.
La variation du nombre de couches permet d'obtenir un équilibre entre performances d'absorption acoustique et épaisseur du matériau. Un nombre de quatre couches permet d'obtenir facilement cet équilibre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau poreux multicouches repose sur un support acoustiquement rigide, c'est-à-dire que ce support est parfaitement réfléchissant.
La couche réfléchissante permet de réfléchir les ondes acoustiques.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le matériau poreux multicouches a une épaisseur comprise entre 1 mm et 50 cm. Elle est par exemple comprise entre 15 mm et 150 mm et plus particulièrement entre 5 mm et 50 mm dans une nacelle.
Un autre objet de l'invention est un revêtement de traitement acoustique comprenant un matériau poreux multicouches fabriquée par le procédé de fabrication selon l'invention.
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, une épaisseur d'un filament varie jusqu'à 50% de son épaisseur maximale le long dudit filament.
Les tolérances et défauts de fabrication permettent des variations de l'épaisseur d'un filament jusqu'à 50% de son épaisseur maximale le long de chaque filament.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, une section des filaments est de forme circulaire, ovale, polygonale ou en étoile. Par exemple, la lo section est de forme triangulaire, rectangulaire, carrée, hexagonale ou encore pentagonale.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le matériau poreux multicouches comprend entre 2 et 2500 couches superposées. Le matériau comprend par exemple quatre couches superposées.
La variation du nombre de couches permet d'obtenir un équilibre entre performances d'absorption acoustique et épaisseur du matériau. Un nombre de quatre couches permet d'obtenir facilement cet équilibre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau poreux multicouches repose sur un support acoustiquement rigide, c'est-à-dire que ce support est parfaitement réfléchissant.
La couche réfléchissante permet de réfléchir les ondes acoustiques.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le matériau poreux multicouches a une épaisseur comprise entre 1 mm et 50 cm. Elle est par exemple comprise entre 15 mm et 150 mm et plus particulièrement entre 5 mm et 50 mm dans une nacelle.
Un autre objet de l'invention est un revêtement de traitement acoustique comprenant un matériau poreux multicouches fabriquée par le procédé de fabrication selon l'invention.
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
7 Un revêtement comprenant un matériau poreux selon l'invention permet de traiter acoustiquement une soufflante de turbomachine par exemple.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.
[Fig. 1] La figure 1 représente, de manière schématique, le procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 représente, de manière schématique et partielle, des géométries de microstructures formant des matériaux poreux multicouches selon plusieurs modes de réalisation de l'invention.
[Fig. 3] La figure 3 représente, de manière schématique et partielle, des sections de filaments formant les couches homogènes superposées d'un matériau poreux multicouches selon plusieurs modes de réalisation de l'invention.
[Fig. 4] La figure 4 représente, de manière schématique et partielle, un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 5] La figure 5 représente, de manière schématique et partielle, la géométrie et l'impédance acoustique associée d'un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 6] La figure 6 représente, de manière schématique et partielle, la géométrie et l'impédance acoustique associée d'un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 7] La figure 7 représente, de manière schématique et partielle, une coupe de turbomachine comprenant un revêtement de traitement acoustique selon un mode de réalisation de l'invention.
Description des modes de réalisation Date Reçue/Date Received 2020-11-13
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.
[Fig. 1] La figure 1 représente, de manière schématique, le procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 représente, de manière schématique et partielle, des géométries de microstructures formant des matériaux poreux multicouches selon plusieurs modes de réalisation de l'invention.
[Fig. 3] La figure 3 représente, de manière schématique et partielle, des sections de filaments formant les couches homogènes superposées d'un matériau poreux multicouches selon plusieurs modes de réalisation de l'invention.
[Fig. 4] La figure 4 représente, de manière schématique et partielle, un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 5] La figure 5 représente, de manière schématique et partielle, la géométrie et l'impédance acoustique associée d'un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 6] La figure 6 représente, de manière schématique et partielle, la géométrie et l'impédance acoustique associée d'un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 7] La figure 7 représente, de manière schématique et partielle, une coupe de turbomachine comprenant un revêtement de traitement acoustique selon un mode de réalisation de l'invention.
Description des modes de réalisation Date Reçue/Date Received 2020-11-13
8 La figure 1 représente, de manière schématique, le procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l'invention.
Le procédé de fabrication 100 selon l'invention consiste à déterminer les paramètres géométriques d'un matériau poreux multicouches afin d'obtenir des performances acoustiques particulières.
Le matériau poreux multicouches comprend au moins deux couches superposées.
Chaque couche est homogène et est formée de filaments. Une couche est par exemple formée d'une seule couche de filaments, c'est-à-dire que les filaments appartiennent à un même plan. Mais une couche peut également être formée de lo plusieurs filaments superposés et formant un même motif géométrique répétitif.
Dans ce cas, les filaments n'appartiennent pas au même plan.
Afin de déterminer les caractéristiques géométriques du matériau poreux multicouches, on détermine dans un premier temps (étape 101) l'évolution des paramètres du modèle Johnson-Champoux-Allard-Lafarge, dit modèle JCAL, en fonction des paramètres géométriques du matériau poreux pour différentes plages de valeurs de paramètres géométriques du matériau poreux. Le modèle JCAL permet de décrire le comportement acoustique d'un matériau poreux à
squelette rigide en considérant qu'il se comporte acoustiquement comme un fluide équivalent. Ce modèle fait appel à 6 paramètres pour un matériau poreux isotrope qui dépendent de la microstructure du matériau poreux. Ces paramètres sont appelés paramètres JCAL et sont les suivants : la porosité (D, la limite en hautes fréquences de la tortuosité a., la longueur caractéristique visqueuse A, la longueur caractéristique thermique A', la perméabilité visqueuse statique qo et la perméabilité thermique statique qd. On détermine donc les paramètres JCAL en fonction, par exemple, de la microstructure des couches du matériau, c'est-à-dire des dimensions et de la forme des filaments ou encore de l'espacement entre les filaments.
Cette étape 101 peut être réalisée numériquement et/ou expérimentalement.
Ensuite, dans l'étape 102, on détermine le comportement acoustique d'un matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches homogènes Date Reçue/Date Received 2020-11-13
Le procédé de fabrication 100 selon l'invention consiste à déterminer les paramètres géométriques d'un matériau poreux multicouches afin d'obtenir des performances acoustiques particulières.
Le matériau poreux multicouches comprend au moins deux couches superposées.
Chaque couche est homogène et est formée de filaments. Une couche est par exemple formée d'une seule couche de filaments, c'est-à-dire que les filaments appartiennent à un même plan. Mais une couche peut également être formée de lo plusieurs filaments superposés et formant un même motif géométrique répétitif.
Dans ce cas, les filaments n'appartiennent pas au même plan.
Afin de déterminer les caractéristiques géométriques du matériau poreux multicouches, on détermine dans un premier temps (étape 101) l'évolution des paramètres du modèle Johnson-Champoux-Allard-Lafarge, dit modèle JCAL, en fonction des paramètres géométriques du matériau poreux pour différentes plages de valeurs de paramètres géométriques du matériau poreux. Le modèle JCAL permet de décrire le comportement acoustique d'un matériau poreux à
squelette rigide en considérant qu'il se comporte acoustiquement comme un fluide équivalent. Ce modèle fait appel à 6 paramètres pour un matériau poreux isotrope qui dépendent de la microstructure du matériau poreux. Ces paramètres sont appelés paramètres JCAL et sont les suivants : la porosité (D, la limite en hautes fréquences de la tortuosité a., la longueur caractéristique visqueuse A, la longueur caractéristique thermique A', la perméabilité visqueuse statique qo et la perméabilité thermique statique qd. On détermine donc les paramètres JCAL en fonction, par exemple, de la microstructure des couches du matériau, c'est-à-dire des dimensions et de la forme des filaments ou encore de l'espacement entre les filaments.
Cette étape 101 peut être réalisée numériquement et/ou expérimentalement.
Ensuite, dans l'étape 102, on détermine le comportement acoustique d'un matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches homogènes Date Reçue/Date Received 2020-11-13
9 superposées. Le matériau poreux peut ainsi être formé, par exemple, des couches Couche 1 et Couche 2. Le comportement acoustique du matériau, c'est-à-dire de la superposition d'au moins deux couches, dépend de leurs paramètres KAL et de leurs épaisseurs. Ce comportement se définit par l'évolution des paramètres KAL au sein du matériau, ou par un coefficient de réflexion ou un coefficient d'absorption ou encore par une impédance de surface. Le comportement acoustique est ainsi déterminé à partir des épaisseurs des couches et des paramètres KAL déterminés à l'étape précédente 101 et correspondant aux paramètres microstructuraux utilisés dans l'étape 101.
Cette étape 102 peut être, par exemple, réalisée par la méthode de matrice de transfert ( Transfer Matrix Model , TTM).
Puis, dans l'étape 103, on détermine les paramètres microstructuraux de chacune des couches (épaisseur des filaments, espacement des filaments, ...) ainsi que leurs épaisseurs respectives de manière à ce que le matériau poreux comprenant ces couches ait une valeur d'impédance comprise dans un intervalle ciblé selon la fréquence acoustique. Ces paramètres microstructuraux et les épaisseurs peuvent également être déterminés de manière à ce qu'une valeur de coefficient de réflexion et/ou de coefficient d'absorption dudit matériau soit comprise dans un intervalle ciblé selon la fréquence acoustique.
Cette étape 103 peut, par exemple, être réalisée par la méthode de Nelder-Mead.
Pour cette étape 103, on peut répéter plusieurs fois l'étape 102 pour faire varier les différentes combinaisons de couches possibles afin d'obtenir ensuite un comportement acoustique du matériau poreux dans l'intervalle ciblé selon la fréquence.
On peut ensuite, étape 104, fabriquer le matériau poreux multicouches par fabrication additive qui comprend le même nombre de couches que celui de l'étape 102 avec les caractéristiques microstructurales déterminées à l'étape 103.
Le procédé de fabrication additive est, par exemple, un dépôt de fils fondus (FDM, Fused Deposition Modeling ). Il permet de fabriquer simplement et Date Reçue/Date Received 2020-11-13
Cette étape 102 peut être, par exemple, réalisée par la méthode de matrice de transfert ( Transfer Matrix Model , TTM).
Puis, dans l'étape 103, on détermine les paramètres microstructuraux de chacune des couches (épaisseur des filaments, espacement des filaments, ...) ainsi que leurs épaisseurs respectives de manière à ce que le matériau poreux comprenant ces couches ait une valeur d'impédance comprise dans un intervalle ciblé selon la fréquence acoustique. Ces paramètres microstructuraux et les épaisseurs peuvent également être déterminés de manière à ce qu'une valeur de coefficient de réflexion et/ou de coefficient d'absorption dudit matériau soit comprise dans un intervalle ciblé selon la fréquence acoustique.
Cette étape 103 peut, par exemple, être réalisée par la méthode de Nelder-Mead.
Pour cette étape 103, on peut répéter plusieurs fois l'étape 102 pour faire varier les différentes combinaisons de couches possibles afin d'obtenir ensuite un comportement acoustique du matériau poreux dans l'intervalle ciblé selon la fréquence.
On peut ensuite, étape 104, fabriquer le matériau poreux multicouches par fabrication additive qui comprend le même nombre de couches que celui de l'étape 102 avec les caractéristiques microstructurales déterminées à l'étape 103.
Le procédé de fabrication additive est, par exemple, un dépôt de fils fondus (FDM, Fused Deposition Modeling ). Il permet de fabriquer simplement et Date Reçue/Date Received 2020-11-13
10 relativement rapidement le matériau poreux tout en ayant la possibilité
d'utiliser différents matériaux avionables. Le dépôt de fils fondus consiste à extruder des filaments de matière et à les déposer en suivant un chemin contrôlé. Il est donc adapté à la fabrication des matériaux poreux en micro-treillis.
Le matériau poreux multicouches ainsi fabriqué peut comprendre entre 2 et 2500 couches superposées homogènes. Il comprend, par exemple, 4 couches superposées homogènes.
La figure 2 représente des exemples de géométries de microstructure formant des matériaux poreux multicouches 201, 202 et 203 selon plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Le matériau multicouches 201 comprend deux couches de filaments 211 à 217.
L'ensemble des filaments 211 à 217 forme une seule couche d'un matériau poreux selon l'invention. Les filaments 211 à 217 ont une section circulaire.
L'angle formé entre deux filaments de cette couche, par exemple entre les filaments 211 et 217, est de 900.
Le matériau poreux 202 comprend des filaments 221 à 227 formant une couche homogène du matériau poreux. Les filaments 221 à 227 ont une section carrée.
L'angle formé entre deux filaments de cette couche, par exemple entre les filaments 221 et 227, est de 900.
Le matériau poreux 203 comprend des filaments 231 à 237 formant une couche du matériau poreux. Les filaments 231 à 237 ont une section triangulaire.
L'angle a formé entre deux filaments est, par exemple entre les filaments 233 et 237, supérieur à 900.
La figure 3 représente, de manière schématique et partielle, des sections de filaments 301 à 306 formant les couches homogènes superposées d'un matériau poreux multicouches selon plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les filaments formant les couches peuvent avoir une section de forme quelconque ou de forme définie. Ils ont par exemple, une section de forme triangulaire (filament 301), en forme d'étoile (filament 302), de forme Date Reçue/Date Received 2020-11-13
d'utiliser différents matériaux avionables. Le dépôt de fils fondus consiste à extruder des filaments de matière et à les déposer en suivant un chemin contrôlé. Il est donc adapté à la fabrication des matériaux poreux en micro-treillis.
Le matériau poreux multicouches ainsi fabriqué peut comprendre entre 2 et 2500 couches superposées homogènes. Il comprend, par exemple, 4 couches superposées homogènes.
La figure 2 représente des exemples de géométries de microstructure formant des matériaux poreux multicouches 201, 202 et 203 selon plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Le matériau multicouches 201 comprend deux couches de filaments 211 à 217.
L'ensemble des filaments 211 à 217 forme une seule couche d'un matériau poreux selon l'invention. Les filaments 211 à 217 ont une section circulaire.
L'angle formé entre deux filaments de cette couche, par exemple entre les filaments 211 et 217, est de 900.
Le matériau poreux 202 comprend des filaments 221 à 227 formant une couche homogène du matériau poreux. Les filaments 221 à 227 ont une section carrée.
L'angle formé entre deux filaments de cette couche, par exemple entre les filaments 221 et 227, est de 900.
Le matériau poreux 203 comprend des filaments 231 à 237 formant une couche du matériau poreux. Les filaments 231 à 237 ont une section triangulaire.
L'angle a formé entre deux filaments est, par exemple entre les filaments 233 et 237, supérieur à 900.
La figure 3 représente, de manière schématique et partielle, des sections de filaments 301 à 306 formant les couches homogènes superposées d'un matériau poreux multicouches selon plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les filaments formant les couches peuvent avoir une section de forme quelconque ou de forme définie. Ils ont par exemple, une section de forme triangulaire (filament 301), en forme d'étoile (filament 302), de forme Date Reçue/Date Received 2020-11-13
11 hexagonale (filament 303), de forme rectangulaire (filament 304), de forme carrée (filament 305) ou encore de forme circulaire (filament 306).
La figure 4 représente, de manière schématique et partielle, un matériau poreux multicouches 400 selon un mode de réalisation de l'invention.
Ce matériau 400 comprend plusieurs couches de filaments formant 4 couches homogènes. La première couche Couche 1 est formée par les rangées 410 à 415 de filaments, la seconde couche Couche 2 par les rangées 420 à 423, la troisième couche Couche 3 par les rangées 430 et 431 et la dernière couche Couche 4 par les rangées 440 et 441. L'espacement entre les filaments d'une même couche est lo donné par L(z) ; et l'épaisseur des filaments d'une même couche est donnée par D(z). L'épaisseur des filaments D(z) et l'espacement des filaments L(z) de chaque couche varient en fonction de l'épaisseur z du matériau poreux 400. Ainsi la couche 1 présente un espacement entre les filaments de L(z1) et une épaisseur de filaments D(z1) ; la couche 2 un espacement de L(z2) et une épaisseur D(z2) ; la couche 3 un espacement de L(z3) et une épaisseur D(z3) et la couche 4 un espacement de L(z4) et une épaisseur D(z4). Le gradient d'épaisseur D et d'espacement L permet de donner au matériau poreux multicouches une propriété acoustique (impédance, coefficient de réflexion ou d'absorption) voulue sur une plage de fréquence.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, l'épaisseur ou le diamètre (noté D sur la figure 3) peut varier entre 1 pm et 2000 pm. De plus, l'épaisseur d'un filament peut varier jusqu'à 50% de son épaisseur maximale le long de ce filament.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, l'espacement entre les filaments d'une même couche (noté L sur la figure 2) peut varier entre 1 pm et 10 mm.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, l'angle formé entre deux rangées de filaments d'une même couche (noté a sur la figure 2) peut varier entre 00 et 180 .
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
La figure 4 représente, de manière schématique et partielle, un matériau poreux multicouches 400 selon un mode de réalisation de l'invention.
Ce matériau 400 comprend plusieurs couches de filaments formant 4 couches homogènes. La première couche Couche 1 est formée par les rangées 410 à 415 de filaments, la seconde couche Couche 2 par les rangées 420 à 423, la troisième couche Couche 3 par les rangées 430 et 431 et la dernière couche Couche 4 par les rangées 440 et 441. L'espacement entre les filaments d'une même couche est lo donné par L(z) ; et l'épaisseur des filaments d'une même couche est donnée par D(z). L'épaisseur des filaments D(z) et l'espacement des filaments L(z) de chaque couche varient en fonction de l'épaisseur z du matériau poreux 400. Ainsi la couche 1 présente un espacement entre les filaments de L(z1) et une épaisseur de filaments D(z1) ; la couche 2 un espacement de L(z2) et une épaisseur D(z2) ; la couche 3 un espacement de L(z3) et une épaisseur D(z3) et la couche 4 un espacement de L(z4) et une épaisseur D(z4). Le gradient d'épaisseur D et d'espacement L permet de donner au matériau poreux multicouches une propriété acoustique (impédance, coefficient de réflexion ou d'absorption) voulue sur une plage de fréquence.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, l'épaisseur ou le diamètre (noté D sur la figure 3) peut varier entre 1 pm et 2000 pm. De plus, l'épaisseur d'un filament peut varier jusqu'à 50% de son épaisseur maximale le long de ce filament.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, l'espacement entre les filaments d'une même couche (noté L sur la figure 2) peut varier entre 1 pm et 10 mm.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, l'angle formé entre deux rangées de filaments d'une même couche (noté a sur la figure 2) peut varier entre 00 et 180 .
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
12 Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, l'épaisseur de chaque couche du matériau poreux multicouches est supérieure ou égale à l'épaisseur D
moyenne des filaments formant cette couche.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, le matériau poreux multicouches a une épaisseur comprise entre 1 mm et 500 mm. Par exemple, son épaisseur est comprise entre 15 mm et 150 mm.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, les filaments formant les couches du matériau poreux multicouches peuvent être réalisés en :
- un matériau polymère, comme les matériaux thermoplastiques PEEK (Poly Ether Ether Keton) ou les polyimides thermoplastiques PET (Poly Ether Imide) qui offrent l'avantage de bien s'extruder et de disposer de propriétés accrues (tenue mécanique, résistance au feu, tenue en température, etc...) ; ou - un mélange de PEEK et de PET pouvant être renforcé de fibres de carbone ou de fibres céramiques (en carbure de silicium par exemple) pour accroître les performances mécaniques de la structure ; ou - un matériau thermoplastique tel que le nylon, l'ABS ou le polymère PLA, qui peuvent être renforcés ou non avec des fibres (fibres de carbone, fibres de verre ou fibres de Kevlar) ou avec des poudres afin d'accroître la résistance de la structure ; ou encore - un matériau thermodurcissable constitué d'une base polymère et d'un agent de réticulation incluant possiblement des billes de verre ou encore de la silice pour améliorer les propriétés d'abradabilité et d'érosion.
Selon le procédé de fabrication additive utilisé, ils peuvent également être réalisés en :
- un matériau métallique en alliage de titane, comme le Ti6A4I4V ;
- un matériau métallique à base d'alliage nickel-chrome, comme l'Inco718, d'alliage de nickel-chrome-fer-molybdène, comme l'Hastelloy X, ou encore à base d'alliage de nickel, comme René 77;
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
moyenne des filaments formant cette couche.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, le matériau poreux multicouches a une épaisseur comprise entre 1 mm et 500 mm. Par exemple, son épaisseur est comprise entre 15 mm et 150 mm.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, les filaments formant les couches du matériau poreux multicouches peuvent être réalisés en :
- un matériau polymère, comme les matériaux thermoplastiques PEEK (Poly Ether Ether Keton) ou les polyimides thermoplastiques PET (Poly Ether Imide) qui offrent l'avantage de bien s'extruder et de disposer de propriétés accrues (tenue mécanique, résistance au feu, tenue en température, etc...) ; ou - un mélange de PEEK et de PET pouvant être renforcé de fibres de carbone ou de fibres céramiques (en carbure de silicium par exemple) pour accroître les performances mécaniques de la structure ; ou - un matériau thermoplastique tel que le nylon, l'ABS ou le polymère PLA, qui peuvent être renforcés ou non avec des fibres (fibres de carbone, fibres de verre ou fibres de Kevlar) ou avec des poudres afin d'accroître la résistance de la structure ; ou encore - un matériau thermodurcissable constitué d'une base polymère et d'un agent de réticulation incluant possiblement des billes de verre ou encore de la silice pour améliorer les propriétés d'abradabilité et d'érosion.
Selon le procédé de fabrication additive utilisé, ils peuvent également être réalisés en :
- un matériau métallique en alliage de titane, comme le Ti6A4I4V ;
- un matériau métallique à base d'alliage nickel-chrome, comme l'Inco718, d'alliage de nickel-chrome-fer-molybdène, comme l'Hastelloy X, ou encore à base d'alliage de nickel, comme René 77;
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
13 - un matériau métallique à base de céramique pour accroître la résistance à
la chaleur et à la corrosion ; ou - un matériau métallique en alliage d'aluminium.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, le matériau poreux multicouches peut, en outre, reposer sur un support acoustiquement rigide. Il permet de réfléchir les ondes acoustiques et d'assurer une étanchéité
acoustique et aérodynamique.
La figure 5 représente, de manière schématique et partielle, la géométrie (graphe 5A) et l'impédance acoustique normalisée par rapport à l'impédance caractéristique de l'air (graphe 58) associée d'un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
Le matériau poreux comprend quatre couches 501, 502, 503 et 504. Le pas entre les filaments L/(D/2) des couches 501 à 504, défini par l'espacement L entre les filaments divisé par le rayon D/2 des filaments est donné en ordonnées et est variable. La couche 502 présente le pas le plus faible, tandis que la couche présente le pas le plus important. L'épaisseur de chaque couche 501 à 504, donnée en abscisses, est également variable. La couche 503 est la plus fine, tandis que la couche 502 est la plus épaisse.
Le matériau poreux présente une épaisseur totale de 30 mm. Avec ces caractéristiques géométriques et une épaisseur de filaments de 250 pm, la résistance ciblée doit être comprise entre 2,5 x poco et 3,5 x poco et la réactance ciblée doit être comprise entre -1,5 x poco et 0 x poco, où poco est l'impédance caractéristique de l'air. La résistance du matériau (partie réelle de l'impédance acoustique, courbe 510) et la réactance du matériau (partie imaginaire de l'impédance acoustique, courbe 520) montrent ainsi que ce matériau poreux multicouches peut être utilisé entre 1500 Hz et 8000 Hz.
Les valeurs cibles de résistance et de réactance sont, par exemple, déterminées par une procédure d'optimisation permettant de maximiser l'atténuation dans un Date Reçue/Date Received 2020-11-13
la chaleur et à la corrosion ; ou - un matériau métallique en alliage d'aluminium.
Quel que soit le mode de réalisation de l'invention, le matériau poreux multicouches peut, en outre, reposer sur un support acoustiquement rigide. Il permet de réfléchir les ondes acoustiques et d'assurer une étanchéité
acoustique et aérodynamique.
La figure 5 représente, de manière schématique et partielle, la géométrie (graphe 5A) et l'impédance acoustique normalisée par rapport à l'impédance caractéristique de l'air (graphe 58) associée d'un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
Le matériau poreux comprend quatre couches 501, 502, 503 et 504. Le pas entre les filaments L/(D/2) des couches 501 à 504, défini par l'espacement L entre les filaments divisé par le rayon D/2 des filaments est donné en ordonnées et est variable. La couche 502 présente le pas le plus faible, tandis que la couche présente le pas le plus important. L'épaisseur de chaque couche 501 à 504, donnée en abscisses, est également variable. La couche 503 est la plus fine, tandis que la couche 502 est la plus épaisse.
Le matériau poreux présente une épaisseur totale de 30 mm. Avec ces caractéristiques géométriques et une épaisseur de filaments de 250 pm, la résistance ciblée doit être comprise entre 2,5 x poco et 3,5 x poco et la réactance ciblée doit être comprise entre -1,5 x poco et 0 x poco, où poco est l'impédance caractéristique de l'air. La résistance du matériau (partie réelle de l'impédance acoustique, courbe 510) et la réactance du matériau (partie imaginaire de l'impédance acoustique, courbe 520) montrent ainsi que ce matériau poreux multicouches peut être utilisé entre 1500 Hz et 8000 Hz.
Les valeurs cibles de résistance et de réactance sont, par exemple, déterminées par une procédure d'optimisation permettant de maximiser l'atténuation dans un Date Reçue/Date Received 2020-11-13
14 conduit moteur. Ces exemples de valeurs ont été obtenus pour des traitements acoustiques situés dans une entrée d'air.
La figure 6 représente, de manière schématique et partielle, la géométrie (graphe 6A) et l'impédance acoustique normalisée par rapport à l'impédance caractéristique de l'air (graphe 68) associée d'un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
Le matériau poreux comprend six couches 601, 602, 603, 604, 605 et 606. Le pas entre les filaments des couches 601 à 606 est variable. Les couches 602 et 606 présentent les pas les plus faibles, tandis que la couche 601 présente le pas le plus important. L'épaisseur de chaque couche 601 à 606 est également variable. Les couches 602 et 605 sont les plus fines et la couche 607 est plus épaisse.
Le matériau poreux présente une épaisseur totale de 30 mm et une épaisseur de filaments de 250 pm.
Avec ces caractéristiques géométriques, la résistance ciblée doit être comprise entre 0,5 x poco et 1,5 x poco, et la réactance doit être comprise entre -1,5 x poco et 0 x poco. Ces valeurs cibles ont été déterminées par la procédure d'optimisation décrite précédemment pour des traitements acoustiques situés dans un conduit d'élection. La résistance du matériau (partie réelle de l'impédance acoustique, courbe 610) et la réactance du matériau (partie imaginaire de l'impédance acoustique, courbe 620) montrent ainsi que ce matériau poreux multicouches peut être utilisé entre 1500 Hz et 8000 Hz.
L'impédance acoustique Z du matériau poreux est liée à son coefficient d'absorption A et à son coefficient de réflexion R. En effet, on définit le coefficient d'absorption A de la manière suivante : A = 1 - IR12 et le coefficient de réflexion R: R = (Z+1)/(Z-1). On peut donc déterminer les dimensions du matériau à partir de valeurs cibles pour ces coefficients A et R.
Généralement, une épaisseur totale de matériau poreux plus importante permet de pouvoir optimiser plus facilement les dimensions des couches et des filaments Date Reçue/Date Received 2020-11-13
La figure 6 représente, de manière schématique et partielle, la géométrie (graphe 6A) et l'impédance acoustique normalisée par rapport à l'impédance caractéristique de l'air (graphe 68) associée d'un matériau poreux multicouches selon un mode de réalisation de l'invention.
Le matériau poreux comprend six couches 601, 602, 603, 604, 605 et 606. Le pas entre les filaments des couches 601 à 606 est variable. Les couches 602 et 606 présentent les pas les plus faibles, tandis que la couche 601 présente le pas le plus important. L'épaisseur de chaque couche 601 à 606 est également variable. Les couches 602 et 605 sont les plus fines et la couche 607 est plus épaisse.
Le matériau poreux présente une épaisseur totale de 30 mm et une épaisseur de filaments de 250 pm.
Avec ces caractéristiques géométriques, la résistance ciblée doit être comprise entre 0,5 x poco et 1,5 x poco, et la réactance doit être comprise entre -1,5 x poco et 0 x poco. Ces valeurs cibles ont été déterminées par la procédure d'optimisation décrite précédemment pour des traitements acoustiques situés dans un conduit d'élection. La résistance du matériau (partie réelle de l'impédance acoustique, courbe 610) et la réactance du matériau (partie imaginaire de l'impédance acoustique, courbe 620) montrent ainsi que ce matériau poreux multicouches peut être utilisé entre 1500 Hz et 8000 Hz.
L'impédance acoustique Z du matériau poreux est liée à son coefficient d'absorption A et à son coefficient de réflexion R. En effet, on définit le coefficient d'absorption A de la manière suivante : A = 1 - IR12 et le coefficient de réflexion R: R = (Z+1)/(Z-1). On peut donc déterminer les dimensions du matériau à partir de valeurs cibles pour ces coefficients A et R.
Généralement, une épaisseur totale de matériau poreux plus importante permet de pouvoir optimiser plus facilement les dimensions des couches et des filaments Date Reçue/Date Received 2020-11-13
15 pour étendre la plage de fréquence d'utilisation du matériau en tant qu'absorbant. Une épaisseur plus faible rendra l'optimisation plus complexe, ce qui conduira à réduire la plage de fréquence d'utilisation du matériau vers les basses fréquences.
De plus, en diminuant l'épaisseur des filaments, on peut également atteindre plus facilement des fréquences basses par rapport à l'épaisseur du traitement.
La figure 7 représente, de manière schématique et partielle, une coupe de turbomachine 700. La turbomachine 800 comprend une soufflante 720 et une nacelle mince 730. Un revêtement de traitement acoustique 710 comprenant un matériau poreux multicouches fabriqué selon un procédé de fabrication de l'invention est présent sur une partie de la nacelle 730.
Le revêtement 710 permet d'atténuer le bruit grâce au matériau poreux multicouches dans une plage de fréquences ciblée.
L'expression compris(e) entre ... et ... doit se comprendre comme incluant les bornes.
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
De plus, en diminuant l'épaisseur des filaments, on peut également atteindre plus facilement des fréquences basses par rapport à l'épaisseur du traitement.
La figure 7 représente, de manière schématique et partielle, une coupe de turbomachine 700. La turbomachine 800 comprend une soufflante 720 et une nacelle mince 730. Un revêtement de traitement acoustique 710 comprenant un matériau poreux multicouches fabriqué selon un procédé de fabrication de l'invention est présent sur une partie de la nacelle 730.
Le revêtement 710 permet d'atténuer le bruit grâce au matériau poreux multicouches dans une plage de fréquences ciblée.
L'expression compris(e) entre ... et ... doit se comprendre comme incluant les bornes.
Date Reçue/Date Received 2020-11-13
Claims
Revendications [Revendication 1] Procédé de fabrication (100) d'un matériau poreux multicouches (201, 202, 203, 400) par fabrication additive (104), le matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches superposées (Couche 1, Couche 2, Couche 3, Couche 4, 501 à 504, 601 à 606), chaque couche étant homogène et formée par des filaments (211 à 217, 221 à 227, 231 à 237, 301 à 306, 410 à 415, 420 à 423, 430, 431, 440, 441), caractérisé
en ce que le procédé de fabrication comprend un procédé de détermination de caractéristiques géométriques de chaque couche du matériau poreux qui comprend les étapes suivantes :
- détermination (101) des paramètres Johnson-Champoux-Allard-Lafarge JCAL d'un modèle de fluide équivalent de différentes couches homogènes formées de filaments en fonction des paramètres microstructuraux des couches ;
- détermination (102) du comportement acoustique d'un matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches homogènes (Couche 1, Couche 2, Couche n) superposées formées de filaments à partir des épaisseurs desdites couches homogènes superposées et des paramètres JCAL déterminés à l'étape précédente, le comportement acoustique du matériau poreux étant défini par une évolution des paramètres JCAL au sein dudit matériau poreux, ou par un coefficient d'absorption ou un coefficient de réflexion ou par une impédance acoustique ; et - détermination (103) de l'épaisseur et des paramètres microstructuraux des couches du matériau poreux multicouches de manière à ce qu'au moins une grandeur parmi une impédance acoustique (Z), un coefficient d'absorption (A), ou un coefficient de réflexion (R) du matériau poreux multicouches soit comprise dans un intervalle ciblé selon une fréquence acoustique.
[Revendication 2] Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel un espacement (L) entre les filaments d'une même couche du matériau poreux multicouches est compris entre 1 pm et 10 mm.
[Revendication 3] Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un angle (a) entre deux rangées de filaments appartenant à une même couche est compris entre 00 et 180 .
[Revendication 4] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une épaisseur (D) des filaments d'une couche du matériau poreux multicouches est comprise entre 1 pm et 2000 pm.
[Revendication 5] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une épaisseur de chaque couche du matériau poreux multicouches est supérieure ou égale à l'épaisseur moyenne des filaments formant cette couche.
[Revendication 6] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel une épaisseur d'un filament varie jusqu'à
50% de son épaisseur maximale le long dudit filament.
[Revendication 7] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le matériau poreux multicouches comprend entre 2 et 2500 couches superposées.
[Revendication 8] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le matériau poreux multicouches comprend quatre couches superposées.
[Revendication 9] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le matériau poreux multicouches repose sur un support acoustiquement rigide.
[Revendication 10] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le matériau poreux multicouches a une épaisseur comprise entre 1 mm et 50 cm.
[Revendication 11] Revêtement de traitement acoustique (710) comprenant un matériau poreux multicouches fabriqué par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
I
en ce que le procédé de fabrication comprend un procédé de détermination de caractéristiques géométriques de chaque couche du matériau poreux qui comprend les étapes suivantes :
- détermination (101) des paramètres Johnson-Champoux-Allard-Lafarge JCAL d'un modèle de fluide équivalent de différentes couches homogènes formées de filaments en fonction des paramètres microstructuraux des couches ;
- détermination (102) du comportement acoustique d'un matériau poreux multicouches comprenant au moins deux couches homogènes (Couche 1, Couche 2, Couche n) superposées formées de filaments à partir des épaisseurs desdites couches homogènes superposées et des paramètres JCAL déterminés à l'étape précédente, le comportement acoustique du matériau poreux étant défini par une évolution des paramètres JCAL au sein dudit matériau poreux, ou par un coefficient d'absorption ou un coefficient de réflexion ou par une impédance acoustique ; et - détermination (103) de l'épaisseur et des paramètres microstructuraux des couches du matériau poreux multicouches de manière à ce qu'au moins une grandeur parmi une impédance acoustique (Z), un coefficient d'absorption (A), ou un coefficient de réflexion (R) du matériau poreux multicouches soit comprise dans un intervalle ciblé selon une fréquence acoustique.
[Revendication 2] Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel un espacement (L) entre les filaments d'une même couche du matériau poreux multicouches est compris entre 1 pm et 10 mm.
[Revendication 3] Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un angle (a) entre deux rangées de filaments appartenant à une même couche est compris entre 00 et 180 .
[Revendication 4] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une épaisseur (D) des filaments d'une couche du matériau poreux multicouches est comprise entre 1 pm et 2000 pm.
[Revendication 5] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une épaisseur de chaque couche du matériau poreux multicouches est supérieure ou égale à l'épaisseur moyenne des filaments formant cette couche.
[Revendication 6] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel une épaisseur d'un filament varie jusqu'à
50% de son épaisseur maximale le long dudit filament.
[Revendication 7] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le matériau poreux multicouches comprend entre 2 et 2500 couches superposées.
[Revendication 8] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le matériau poreux multicouches comprend quatre couches superposées.
[Revendication 9] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le matériau poreux multicouches repose sur un support acoustiquement rigide.
[Revendication 10] Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le matériau poreux multicouches a une épaisseur comprise entre 1 mm et 50 cm.
[Revendication 11] Revêtement de traitement acoustique (710) comprenant un matériau poreux multicouches fabriqué par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
I
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA3099219A CA3099219A1 (fr) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Materiau poreux multicouches pour traitement acoustique |
| PCT/FR2021/051985 WO2022101578A1 (fr) | 2020-11-13 | 2021-11-09 | Materiau poreux multicouches pour traitement acoustique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA3099219A CA3099219A1 (fr) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Materiau poreux multicouches pour traitement acoustique |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA3099219A1 true CA3099219A1 (fr) | 2022-05-13 |
Family
ID=79687098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA3099219A Pending CA3099219A1 (fr) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | Materiau poreux multicouches pour traitement acoustique |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA3099219A1 (fr) |
| WO (1) | WO2022101578A1 (fr) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111655452B (zh) * | 2017-12-06 | 2023-01-17 | 赛峰航空器发动机 | 用耐磨材料制造声学通道的有序网络的方法 |
-
2020
- 2020-11-13 CA CA3099219A patent/CA3099219A1/fr active Pending
-
2021
- 2021-11-09 WO PCT/FR2021/051985 patent/WO2022101578A1/fr active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022101578A1 (fr) | 2022-05-19 |
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