CA3117010A1 - Procede de fabrication d'un meta-materiau acoustique et meta-materiau acoustique obtenu par ce procede - Google Patents

Abstract

L'invention concerne le domaine des méta-matériaux acoustiques et en particulier un procédé de fabrication d'un méta-matériau acoustique (100) comportant une pluralité de colonnes (101) s'étendant à partir d'une base commune, ainsi que le méta-matériau acoustique (100) obtenu par ce procédé. Ce procédé comprend une étape fabrication additive d'un moule (210) par dépôt d'une pluralité de strates empilés (203) comprenant chacun une pluralité de cellules (204) périodiquement répétées, séparées par des parois (205), les cellules (204) de la pluralité de strates empilés (203) étant alignées de manière à former des canaux (206), une étape de remplissage des canaux (206) avec un matériau fluide (220), une étape de solidification du matériau fluide (220), et une étape d'élimination du moule (210).

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN META-MATERIAU ACOUSTIQUE
ET META-MATERIAU ACOUSTIQUE OBTENU PAR CE PROCEDE
Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne le domaine des méta-matériaux acoustiques, et plus particulièrement celui de leur fabrication.
Les absorbeurs acoustiques ont un large éventail d'applications. Parmi celles-ci, on compte notamment l'aéronautique, où des tels éléments sont utilisés pour absorber au moins partiellement le bruit généré par les moteurs d'aviation et ainsi réduire sa transmission à l'environnement extérieur. Parmi les moteurs d'aviation les plus courants on compte les turboréacteurs à double flux (en anglais : turbofan ). Un turboréacteur à double flux comprend une soufflante et un générateur de gaz incorporant au moins un compresseur, une chambre de combustion, une turbine et une tuyère. Le bruit total produit par un tel turboréacteur à double flux peut donc comprendre le bruit de jet, de combustion, de soufflante, de compresseur et de turbine. Cependant, le bruit le plus dominant est généralement celui émis par la soufflante, qui peut s'étendre sur une large bande de fréquences, comme illustré sur la Fig. 10, avec des composantes tonales correspondant aux fréquences de passage des pales de la soufflante. Afin d'augmenter le rendement énergétique des turboréacteurs à double flux, la tendance générale est d'augmenter leur taux de dilution, c'est-à-dire, la proportion du débit d'air impulsé par la soufflante par rapport à celui utilisé pour la combustion dans le générateur de gaz, et donc le diamètre de la soufflante. En conséquence, les soufflantes des dernières générations de turboréacteurs à double flux ont tendance à tourner plus lentement, et donc à émettre du bruit à de plus basses fréquences.
Afin de réduire le bruit émis par les moteurs d'aviation, il est donc courant de recouvrir certaines zones, telles que les nacelles contenant ces moteurs, d'absorbeurs acoustiques tels que des panneaux sandwich à nid d'abeille.
Dans ce type d'absorbeurs acoustiques, chaque cellule du nid d'abeille peut fonctionner comme un résonateur de Helmholtz pour atténuer le bruit.
Toutefois, la plage fréquentielle d'atténuation acoustique de tels absorbeurs est limitée et, pour être efficace aux basses fréquences, ils doivent être Date Reçue/Date Received 2021-05-04

2 particulièrement volumineux, ce qui est d'autant plus pénalisant que la surface à recouvrir peut être très grande pour les turboréacteurs à double flux et très haut taux de dilution.
Comme alternative aux panneaux sandwich à nid d'abeille, il a donc été
proposé d'utiliser des matériaux poreux, dont les pores individuels agissent comme des résonateurs de Helmholtz. Toutefois, la plupart des matériaux poreux disponibles ont une trop faible résistance mécanique, tandis que les plus résistants, comme par exemple le matériau métallique divulgué dans US
7,963,364 B2, sont excessivement lourds. En outre, ils ne fournissent une atténuation importante qu'aux fréquences de résonance et ne permettent pas d'absorber le bruit sur une large plage de fréquences.
L'utilisation de la fabrication additive a été proposée par Z. Liu, J. Zhan, M. Fard, et J. L. Davy dans Acoustic properties of a porous polycarbonate material produced by additive manufacturing , Materials Letters, vol. 181, pp.
296-299, (oct. 2016) pour produire des absorbeurs acoustiques comportant des microcanaux. Ces absorbeurs acoustiques n'ont toutefois aussi qu'une plage de fréquences d'absorption assez étroite.
Il a également été proposé, par exemple par Qian, Y. 3., Kong, D. Y., Liu, S. M., Sun, S. M., 8( Zhao, Z., dans Investigation on micro-perforated panel absorber with ultra-micro perforations. , Applied Acoustics, 74(7), pp ; 931-935 (2013), d'utiliser des panneaux micro-perforés en tant qu'absorbants acoustiques. Afin d'en élargir la plage de fréquences d'absorption acoustique, Liu, Z., Zhan, 3., Fard, M., 8( Davy, 3., dans Acoustic properties of multilayer sound absorbers with a 3D printed micro-perforated panel. Applied Acoustics, 121, pp. 25-32 (2017), et Yang, W., Bai, X., Zhu, W., Kiran, R., An,

3., Chua, C. K., 8( Zhou, K. dans 3D Printing of Polymeric Multi-Layer Micro-Perforated Panels for Tunable Wideband Sound Absorption . Polymers, 12(2), p. 360 (2020) ont proposé aussi de superposer plusieurs de ces panneaux et de les produire par fabrication additive. Toutefois, ces absorbants acoustiques relativement fragiles semblent difficilement applicables dans des environnements dans lesquels ils seraient soumis à abrasion ou autres contraintes mécaniques, comme notamment les nacelles de moteurs d'aviation.
Date Reçue/Date Received 2021-05-04 Des méta-matériaux acoustiques avec plusieurs couches superposées dans le sens de l'épaisseur, produits par fabrication additive, a été proposés dans la publication de demande de brevet français FR 1 761 722, ainsi que par Guild, M. D., Rohde, C., Rothko, M. C., 8( Sieck, C. F. dans 3D printed acoustic metamaterial sound absorbers using functionally-graded sonic crystals , Proceedings of Euronoise (2018). On peut comprendre par méta-matériau acoustique un milieu structuré de manière périodique dont les unités constituantes périodiquement répétées affectent de manière collective le passage d'ondes acoustiques. Dans le cas des méta-matériaux susmentionnés, chaque couche superposée peut présenter un treillis avec une périodicité
différente, de manière à élargir sa plage de fréquences fréquentielle d'atténuation.
Objet et résumé de l'invention La présente divulgation vise à remédier à ces inconvénients, en proposant, dans un premier aspect, un procédé de fabrication d'un méta-matériau acoustique combinant un haut niveau d'absorption acoustique avec une bonne tenue mécanique, y compris à l'abrasion. Dans une première étape de fabrication additive de ce procédé de fabrication d'un méta-matériau acoustique, un moule peut être produit par dépôt d'une pluralité de strates empilés pouvant comprendre chacun une pluralité de cellules périodiquement répétées, séparées par des parois, les cellules de la pluralité de strates empilés pouvant être alignées de manière à former des canaux. Dans une deuxième étape du procédé, les canaux peuvent être remplis avec un matériau fluide, qui peut ensuite être solidifié avant l'élimination du moule.
Avec ce procédé, il est possible de produire un méta-matériau comprenant un arrangement périodique hautement dense de colonnes pouvant offrir une absorption et/ou impédance acoustiques optimales sur une large bande de fréquences, avec des absorptions maximales au moins à
certaines basses fréquences comme celles dominantes dans le spectre d'émission des soufflantes de turboréacteur à double flux à haut et très haut taux de dilution.
Date Reçue/Date Received 2021-05-04

4 Les cellules creuses peuvent notamment avoir un rayon hydraulique entre 5 et 300 pm, de manière à obtenir des colonnes de largeur correspondante dans le méta-matériau acoustique, tandis que les parois peuvent avoir une largeur minimale d'entre 2 pm et 600 pm pour obtenir ainsi un écart latéral correspondant entre les colonnes. Avec ces dimensions, il est possible d'obtenir des cristaux soniques d'absorption et impédance acoustique optimales sur des larges plages fréquentielles comprenant les fréquences dominantes dans le spectre d'émission des soufflantes de turboréacteur à
double flux à haut et très haut taux de dilution.
Les canaux peuvent avoir une longueur d'entre 1 et 150 mm, de manière à obtenir des colonnes de hauteur correspondante. Ainsi, le méta-matériau acoustique obtenu par ce procédé pourra avoir une épaisseur à peine supérieure à cette longueur, facilitant ainsi son intégration, notamment dans et autour d'un moteur d'aviation.
Les cellules peuvent être sensiblement polygonales, rondes ou ovales, de manière à obtenir des colonnes de section transversale équivalente dans le méta-matériau acoustique résultant. Par sensiblement polygonale , on entend que les angles de la section transversale peuvent être arrondis en conséquence des contraintes de fabrication. La section transversale peut toutefois aussi être sensiblement ronde ou ovale. Par sensiblement ronde ou ovale on entend que le contour de la section transversale peut aussi présenter des méplats à cause aussi des contraintes de fabrication. Il est également envisageable de combiner des cellules de différente forme dans un même moule, voire dans le même strate du moule.
Par ailleurs, une forme et/ou taille de cellules de différentes strates, parmi les strates empilés, peuvent être différentes, de manière à faire varier la section transversale des canaux, et donc des colonnes, sur leur longueur, afin notamment d'optimiser la réponse acoustique du méta-matériau acoustique à plusieurs bandes de fréquence.
Le moule peut comprendre aussi un ou plusieurs conduits latéraux entre les canaux, de manière à former, lors de leur remplissage avec le matériau Date Reçue/Date Received 2021-05-04

5 fluide et la solidification de ce dernier, des entretoises et autres renforts latéraux entre les colonnes du méta-matériau acoustique.
Afin de faciliter l'étape d'élimination du moule, celui-ci peut être en matériau hydrosoluble comprenant, par exemple, un alcool polyvinylique (PVA), un copolymère de butanediol et alcool vinylique (BVOH), ou un acide polylactique (PLA). L'étape d'élimination du moule peut alors s'effectuer par lessivage, notamment par lessivage dans un bain à ultrasons.
Afin de permettre la fabrication de structures suffisamment fines, la fabrication additive du moule peut être effectuée par dépôt d'un fil de matériau extrudé, et notamment par un procédé de dépôt de fil fondu. Le matériau utilisé pour fabriquer le moule peut donc comprendre un polymère thermoplastique, mais une résine thermodurcissable est également envisageable.
Le matériau fluide utilisé dans l'étape de remplissage du moule peut comprendre une résine, telle que par exemple une résine époxyde, et l'étape de solidification du matériau du moule comprendre alors une polymérisation de la résine. Cette polymérisation peut être activée et/ou accélérée thermiquement, quoique d'autres moyens d'activation, par exemple par ultraviolets, sont également envisageables. Par ailleurs, il est également envisageable d'utiliser plutôt un polymère thermoplastique en fusion comme matériau fluide dans l'étape de remplissage.
Afin de renforcer mécaniquement le méta-matériau acoustique résultant, le matériau fluide peut comprendre des particules solides en suspension, telles que notamment des microbilles ou nanoparticules en silice, ou des fibres, et notamment des fibres de carbone.
Un deuxième aspect de cette divulgation se rapporte au méta-matériau acoustique fabriqué par le procédé de fabrication susmentionné et comportant une pluralité de colonnes s'étendant à partir d'une base commune.
Finalement, un troisième aspect de cette divulgation concerne une turbomachine, en particulier un moteur à turbine à gaz tel qu'un turboréacteur Date Reçue/Date Received 2021-05-04

6 à double flux, comportant le méta-matériau acoustique susmentionné. En particulier, dans un turboréacteur à double flux, le méta-matériau acoustique pourrait être intégré dans une virole externe de soufflante et/ou dans un carter de générateur de gaz.
Brève description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
¨ la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un turboréacteur à
double flux, ¨ la figure 2 est une vue en perspective d'un méta-matériau acoustique apte à être utilisé comme absorbeur acoustique dans le turboréacteur à double flux de la figure 1, ¨ les figures 3A à 3G sont des vues en coupe transversale, suivant le plan III-III, de différentes formes alternatives envisageables des colonnes du méta-matériau de la figure 2, ¨ la figure 4 est un graphique illustrant le coefficient d'absorption acoustique en fonction de la fréquence, pour plusieurs méta-matériaux acoustiques avec des canaux ayant des différentes formes et largeurs, ¨ la figure 5 est une vue en coupe en épaisseur d'un mode de réalisation alternatif du méta-matériau acoustique, avec des colonnes de différentes largeurs sur des différentes couches différents du méta-matériau acoustique, ¨ la figure 6 est une vue en coupe en épaisseur d'un autre mode de réalisation alternatif du méta-matériau acoustique, avec des entretoises reliant latéralement les colonnes du méta-matériau acoustique, ¨ la figure 7 illustre schématiquement un dispositif de mise en oeuvre d'une étape de fabrication additive d'un moule du méta-matériau acoustique, Date Reçue/Date Received 2021-05-04

7 ¨ les figures 8A et 88 illustrent deux tracés alternatifs de dépôt de matériau pour la fabrication d'un strate du moule du méta-matériau acoustique, ¨ la figure 9 illustre une étape de remplissage du moule du méta-matériau acoustique, et ¨ la figure 10 est un graphique illustrant l'intensité du bruit émis par un turboréacteur à double flux en fonction de la fréquence.
Description détaillée de l'invention La figure 1 illustre de manière schématique un turboréacteur 1 à double flux. Dans le sens de l'écoulement du fluide, ce turboréacteur 1 à double flux peut comprendre une soufflante 2, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6, une turbine basse pression 7 et une tuyère 8. L'ensemble peut être entouré par une nacelle 9. Les compresseurs 3,4, la chambre de combustion 5 et les turbines 6, 7 forment ensemble le générateur de gaz 10, qui peut être lui-même entouré par un carénage 11 aboutissant dans la tuyère

8. Ainsi, une veine d'air 12 de la soufflante 2 peut être définie entre le carénage 11 du générateur de gaz 10 et une paroi interne 13 de la nacelle 9.
La turbine haute pression 6 peut être reliée au compresseur haute pression 4 par un premier arbre rotatif 14 pour l'entraînement de cette dernière, tandis que la turbine basse pression 7 peut être reliée à la soufflante 2 et au compresseur basse pression 3 par un deuxième arbre rotatif 15 coaxial au premier arbre rotatif 14, de manière analogue. Dans le contexte des moteurs à haut et très haut taux de dilution, un réducteur 16 peut être interposé
mécaniquement entre le deuxième arbre rotatif 15 et la soufflante 2, afin de réduire la vitesse de rotation de la soufflante 2 et empêcher que les bouts de pales de la soufflante 2 atteignent des vitesses excessives.
Chacun de ces éléments du turboréacteur 1 à double flux peut générer du bruit, mais le bruit généré par la soufflante 2 est généralement dominant.
En outre, dans les moteurs à haut et très haut taux de dilution, et en particulier dans ceux équipés d'un réducteur 16, une grande partie du bruit de la soufflante 2 peut être concentré dans des basses fréquences, comme illustré
sur la figure 10, montrant le niveau de pression acoustique (SPL) en fonction Date Reçue/Date Received 2021-05-04 de la fréquence f. Afin d'absorber au moins une partie du bruit de la soufflante 2, des absorbeurs de bruit 17 peuvent être intégrés dans la paroi interne 13 de la nacelle 9, notamment en amont et en aval des pales de la soufflante 2.
Comme illustré, il est cependant aussi envisageable d'intégrer des absorbeurs de bruit 17 dans le carénage 11 du générateur de gaz 10, voire même dans le carter de ce dernier.
Typiquement, les absorbeurs de bruit 17 sont formés par des panneaux sandwich à nid d'abeille. Toutefois, dans les moteurs à haut, voire très haut taux de dilution, ces panneaux peuvent représenter une pénalité importante en termes de masse et d'encombrement. En outre, il peut être difficile de les disposer directement en regard des bouts de pales de la soufflante, là où
l'émission de bruit peut pourtant être la plus intense, puisque la paroi interne 13 de la nacelle 9 comprend typiquement un matériau abradable 18 à cet endroit, afin d'absorber le frottement occasionnel des bouts des pales de la soufflante 2 dû à leurs déformations transitoires.
Les figures 2 à 6 illustrent des absorbeurs de bruit formé par des méta-matériaux acoustiques 100 pouvant remplacer de manière effective les absorbeurs de bruit 17 à panneaux sandwich à nid d'abeille, avec un moindre poids et encombrement, et même être disposés directement en regard des pales de la soufflante 2 en tant que matériaux abradables 18.
Comme illustré sur la figure 2, ce méta-matériau acoustique 100 peut comporter une pluralité de colonnes 101 arrangées périodiquement et s'étendant depuis une base 103 commune jusqu'à une face exposée 102 du méta-matériau 100. Les colonnes 101 peuvent être séparées entre elles par des interstices 104. Chaque colonne 101 peut avoir une hauteur totale H de, par exemple, entre 1 et 150 mm.
Comme illustré sur les figures 2 et 3A, en coupe transversale, chaque colonne 101 peut présenter un contour sensiblement carré. Toutefois, d'autres formes sensiblement polygonales, comme par exemple des formes sensiblement rectangulaires, en losange, triangulaires, ou hexagonales sont également envisageables, comme illustré respectivement sur les figures 3B, 3C, 3D et 3E. Des formes non-polygonales, comme par exemple des formes Date Reçue/Date Received 2021-05-04

9 sensiblement rondes ou ovales, sont également envisageables, comme illustré
respectivement sur les figures 3F et 3G.
Un rayon hydraulique ri, de la section transversale de chaque colonne 101 peut être défini suivant la formule rh=2A/P, où A et P représentent, respectivement, l'aire et le périmètre de la section transversale de la colonne 101. Indépendamment de sa forme, la section transversale de chaque colonne 101 peut avoir un rayon hydraulique rh de, par exemple, entre 5 pm et 300 pm, ce qui, pour des colonnes 101 à section carrée ou ronde, correspond à
une largeur W entre 10 pm et 600 pm, quoiqu'un coefficient de forme peut être appliqué pour prendre en compte les effets de bord des colonnes de sections transversales de différente forme. Les colonnes 101 peuvent avoir un espacement périodique S entre colonnes 101 adjacentes de par exemple entre 2 pm et 600 pm. Comme illustré sur le graphique de la figure 4, les dimensions dans ces intervalles permettent un coefficient d'absorption a [ALPHA]
particulièrement élevé pour des fréquences f entre 200 et 10000 Hz, fréquences typiquement dominantes dans le bruit d'un turboréacteur à double flux à haut ou très haut taux de dilution.
Dans la figure 4, la courbe 401 illustre le coefficient d'absorption a [ALPHA] en fonction de la fréquence pour un méta-matériau 100 comportant des colonnes 101 de 30 mm de hauteur, avec une section transversale carrée ayant une largeur W de 130 pm, et un espacement périodique S de 100 pm, tandis que la courbe 402 illustre celui pour un méta-matériau 100 comportant des colonnes 101 de section transversale carrée et même hauteur, mais une largeur W de 1,15 mm et un espacement périodique de 200 pm. On peut y apprécier que, bien que le coefficient d'absorption maximal soit proche de 1 et corresponde à une fréquence f entre 2500 et 3000 Hz dans les deux cas, dans la courbe 401 le coefficient d'absorption a [ALPHA] reste élevé sur une bien plus large plage fréquentielle que dans la courbe 402.
Il est possible de combiner des colonnes 101 avec des sections transversales de formes et dimensions différentes dans un même méta-matériau 100, voire même d'avoir des formes et dimensions différentes (par exemple des largeurs maximales différentes) à des différentes hauteurs h à
partir de la base afin d'adapter le méta-matériau acoustique 100 à
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10 l'atténuation de plusieurs fréquences acoustiques différentes, comme illustré
sur la figure 5. Il est même envisageable d'y inclure des couches aux fonctionnalités différentes que l'absorption acoustique, et ne comprenant donc pas des colonnes régulièrement espacées ou présentant les dimensions susmentionnées. Par ailleurs, afin de renforcer latéralement les colonnes 101, des colonnes 101 adjacentes peuvent être localement reliées par des entretoises 105 formées de manière intégrale aux colonnes, comme illustré
sur la figure 6. La base 103 et les colonnes 101 du méta-matériau acoustique 100 peuvent être en polymère, par exemple en polyépoxyde.
Les propriétés acoustiques (p.ex. impédance et absorption) du méta-matériau acoustique 100 peuvent être simulées avec la méthode de matrice de transfert ou TMM (acronyme de l'anglais Transfer Matrix Method ).
Dans cette méthode, le nombre d'onde de fluide équivalent et l'impédance caractéristique équivalente peuvent être calculés en utilisant le modèle semi-phénoménologique de Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (JCAL) décrivant les effets dissipatifs visco-inertiels à l'intérieur d'un milieu poreux, à partir de six paramètres : porosité, tortuosité, longueur visqueuse et thermique et perméabilité visqueuse et thermique, qui peuvent être simulés avec la méthode asymptotique multi-échelles ou MAM (acronyme de l'anglais Multi-scale Asymptotic Method). Quand le méta-matériau acoustique 100 comporte plusieurs couches distinctes avec des colonnes de dimensions ou espacements différents, le nombre d'onde de fluide équivalent, et l'impédance caractéristique équivalente peuvent être calculés séparément pour chaque couche.
A partir du modèle permettant de calculer les propriétés acoustiques du méta-matériau 100, la forme, dimensions et espacement périodique des colonnes 101 du méta-matériau acoustique 100 peuvent être définis en fonction des plages de fréquence pour lesquelles on souhaite une impédance et/ou absorption acoustiques optimales, en appliquant un algorithme d'optimisation, tel que par exemple la méthode d'optimisation itérative de Nelder-Mead à un modèle de Johnson-Champoux-Allard-Lafarge (JCAL) décrivant les effets dissipatifs visco-inertiels à l'intérieur du milieu poreux formé par ce méta-matériau acoustique 100, A chaque itération de Date Reçue/Date Received 2021-05-04

11 l'algorithme d'optimisation, ces paramètres dimensionnels du méta-matériau acoustique 100 peuvent être ajustés pour répondre à d'autres contraintes.
Le méta-matériau acoustique 100 peut être produit par moulage. Dans une première étape, un moule 210 peut être produit par un procédé de fabrication additive basé sur l'extrusion de matière, comme par exemple le procédé de dépôt de fil fondu utilisé pour des matières thermoplastiques. Ces procédés, particulièrement adaptés à la fabrication de formes complexes avec des parois fines, comprennent plusieurs étapes consécutives de dépôt de matériau. Dans chacune de ces étapes, une tête extrudeuse 200 peut se déplacer suivant un tracé 201 dans un plan transversal X-Y en déposant le matériau 202, qui se solidifie ensuite de manière à former un strate 203. En déplaçant ce plan transversal X-Y suivant une direction orthogonale Z après le dépôt de chaque strate 203, il est possible d'empiler ces strates 203 pour former le moule 210, comme illustré sur la figure 7. Chaque strate 203 peut comporter une pluralité de cellules 204 périodiquement répétées, séparées par des parois 205 formées par le dépôt du matériau 202, et les strates 203 déposées dans les étapes consécutives de dépôt de matériau peuvent être empilées avec leurs cellules 204 respectives alignées, de manière à former des canaux 206 avec des tailles, formes et espacements correspondant à ceux des colonnes 101. Ainsi, la largeur maximale des canaux 206 peut être sensiblement égale à la largeur maximale W des colonnes 101, l'épaisseur minimale des parois 205 peut être sensiblement égale à l'espacement minimal L entre les colonnes 101, et la longueur des canaux 206 peut être sensiblement égale à la hauteur H des colonnes 101. Comme celles des colonnes 101, la section transversale de chaque canal 206 dans le plan transversal X-Y peut varier en fonction de la hauteur suivant la direction orthogonale. Le moule peut également comprendre des conduits latéraux entre ces canaux 206 afin de former les entretoises 105.
Quand le méta-matériau 100 doit comporter plusieurs couches, avec des colonnes 101 dont la largeur W et/ou l'espacement L varie selon les couches, afin d'éviter l'obstruction des canaux 206 correspondant à une couche par les parois 205 des couches adjacentes, les canaux 206 des différentes couches peuvent être alignés et le pas de maille, c'est-à-dire la somme de la largeur W
et l'espacement L, correspondant à chaque couche être un multiple entier du Date Reçue/Date Received 2021-05-04

12 pas de maille minimal parmi les différentes couches. En particulier, le pas de maille de chaque couche peut être 2n fois le pas de maille minimal parmi les différentes couches, où n est un nombre entier. Avec un espacement L
constant et une largeur minimale Wmin, la largeur W suivrait donc l'équation W=(Wmin+L)n-L.
Afin d'éviter au moins partiellement l'entrecroisement du matériau extrudé 202 lors du dépôt d'un strate 203, qui pourrait provoquer la formation de pores entre les canaux 206, le tracé 201 peut être en zig-zag, comme illustré sur la figure 8A. Pour éviter une accumulation de matière et la formation de pores aux intersections entre les parois 104, un écart 0 peut être maintenu entre les angles 205 du tracé 201 à ces intersections.
Toutefois, il est également envisageable, pour une même forme des cellules 204, d'avoir un tracé 201 avec des longs segments entrecroisés, comme illustré sur la figure 8B.
Après avoir ainsi fabriqué le moule 210, dans une étape subséquente, un matériau fluide 220 peut être introduit dans le moule 210, de manière à
remplir les canaux 206 et autres cavités du moule 210, comme illustré sur la figure 9. Ce matériau fluide 220 peut être une résine thermodurcissable, notamment une résine époxyde mélangée à un agent de réticulation, comme celle formant le matériau abradable vendu par 3M sous la dénomination Scotch-Weld EC-3524 B/A. Toutefois, il pourrait aussi être, par exemple, un polymère thermoplastique, tel qu'une polyétherimide (PET) ou polyetherethercétone (PEEK), en fusion. Afin de renforcer le méta-matériau acoustique 100, notamment quand il est destiné à être disposé en regard de pièces tournantes, et en particulier des pales tournantes d'une soufflante 2, le matériau fluide 220 peut aussi comprendre des particules solides en suspension, par exemple des billes ou nanoparticules en silice ou des fibres, par exemple en carbone, qui resteront noyées dans la masse après solidification du matériau fluide 220. Le remplissage des cavités du moule 210 avec le matériau fluide 220 peut s'effectuer par simple gravité, ou être au moins assisté par un gradient de pression.
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13 Une fois que le matériau fluide 220 remplit les cavités du moule 210, il peut durcir à l'intérieur de ces cavités. Cette solidification peut être thermiquement induite, ou au moins accélérée, dans une étape de cuisson, notamment quand le matériau fluide 220 est une résine thermodurcissable.
Après que cette solidification ait formé le méta-matériau acoustique 100 dans les cavités du moule 210, le moule 210 peut être éliminé de manière à en libérer le méta-matériau acoustique 100. Pour cela, le matériau du moule 210 peut être un matériau hydrosoluble et notamment un polymère thermoplastique hydrosoluble, tel que, par exemple, un alcool polyvinylique (PVA), un copolymère de butanediol et alcool vinylique (BVOH), ou un acide polylactique (PLA), et l'élimination du moule 210 peut être effectuée par lessivage de ce matériau hydrosoluble, par exemple dans un bain à ultrasons, éventuellement chauffé à une température de, par exemple, 60 à 80 C, pendant 3 à 5 heures. Après que le méta-matériau acoustique 100 soit ainsi libéré de son moule 210, il peut être séché, par exemple dans une étuve à
70 C pendant une heure.
Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.
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Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un méta-matériau acoustique (100), comprenant les étapes suivantes :
fabrication additive d'un moule (210) par dépôt d'une pluralité de strates empilés (203) comprenant chacun une pluralité de cellules (204) périodiquement répétées, séparées par des parois (205), les cellules (204) de la pluralité de strates empilés (203) étant alignées de manière à former des canaux (206), remplissage des canaux (206) avec un matériau fluide (220), solidification du matériau fluide (220), et élimination du moule (210).

2. Procédé de fabrication suivant la revendication 1, dans lequel les cellules (204) ont un rayon hydraulique d'entre 5 pm et 600 pm.

3. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les parois (205) ont une largeur minimale (S) d'entre 2 pm et 600 pm.

4. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les canaux (206) ont une longueur (H) d'entre 1 et 150 mm.

5. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les cellules (204) sont sensiblement polygonales.

6. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les cellules (204) sont sensiblement rondes ou ovales.

7. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel dans lequel une forme et/ou taille de cellules (204) de différents strates (203), parmi les strates (203) empilées, sont différentes.

8. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le moule (210) comprend aussi un ou plusieurs conduits latéraux entre les canaux (206).
Date Reçue/Date Received 2021-05-04

9. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le moule (210) est en matériau hydrosoluble, et l'étape d'élimination du moule s'effectue par lessivage.

10. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la fabrication additive du moule (210) s'effectue par dépôt de fil fondu.

11. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le matériau fluide (220) comprend une résine, et l'étape de solidification du matériau fluide comprend une polymérisation de la résine.

12. Procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le matériau fluide (220) comprend des particules solides en suspension.

13. Méta-matériau acoustique (100) fabriqué par le procédé de fabrication suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, comportant une pluralité de colonnes s'étendant à partir d'une base commune.

14. Turbomachine comportant un méta-matériau acoustique (100) suivant la revendication 13.
Date Reçue/Date Received 2021-05-04