EP0678604B1 - Procédé et machine pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite - Google Patents

Procédé et machine pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite Download PDF

Info

Publication number
EP0678604B1
EP0678604B1 EP95400731A EP95400731A EP0678604B1 EP 0678604 B1 EP0678604 B1 EP 0678604B1 EP 95400731 A EP95400731 A EP 95400731A EP 95400731 A EP95400731 A EP 95400731A EP 0678604 B1 EP0678604 B1 EP 0678604B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread
sheet
plies
wire
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95400731A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0678604A1 (fr
Inventor
Lucien Fantino
Georges Cahuzac
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Group SAS
Original Assignee
Airbus Group SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Group SAS filed Critical Airbus Group SAS
Publication of EP0678604A1 publication Critical patent/EP0678604A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0678604B1 publication Critical patent/EP0678604B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D41/00—Looms not otherwise provided for, e.g. for weaving chenille yarn; Details peculiar to these looms
    • D03D41/004—Looms for three-dimensional fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H13/00—Other non-woven fabrics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24033—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including stitching and discrete fastener[s], coating or bond

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a block-shaped reinforcement for a piece of composite material, formed of said reinforcement embedded in a hardened matrix, said reinforcement comprising layers of superimposed wire (carbon, glass, boron, in particular), and a machine for implementing said method, as well as a frame and a piece of composite material thus obtained.
  • the term “block” denotes an object whose thickness or height represents at least a large fraction of its longitudinal dimensions (length, width; diameter).
  • the height of the parts obtained by this process is necessarily limited.
  • this process more flexible than the previous ones for the orientation of the horizontal layers, requires, on the one hand, to calibrate the lengths of deposited wire and, on the other hand, to also materialize the vertical direction in the form of a network of metal rods.
  • the present invention aims to avoid these drawbacks, and relates to a method for producing a block-shaped reinforcement for a piece of composite material, thanks to which it is no longer necessary to use metal rods to materialize the vertical direction (thickness or height of the block) and, ultimately, to replace them. Furthermore, the tools necessary for implementing the method are considerably simplified.
  • the method for producing a block-shaped reinforcement for a piece of composite material, formed of said reinforcement embedded in a hardened matrix is remarkable, according to the invention, in that said block is constituted by continuously forming a succession of superimposed plates, each plate itself comprising superposed plies of wire produced by arranging, for each ply, straight sections of wire at least substantially parallel to each other, the straight sections of wire of each ply extending in a direction, either parallel or crossed with respect to the direction of the straight wire sections of any other ply of the plate, and by joining together all of the superposed plies using '' a wire crossing said plies, and in that each plate is secured to the immediately underlying plate by the wire for securing the superimposed plies of the plate in question and to the immediately overlying plate by the connecting wire of the superimposed layers of said overlying plate.
  • an armature in the form of a large block (height or thickness) from a succession, produced continuously and "in situ", of woven plates (wefting), connected together by transverse stitching.
  • the superimposed plies of each plate are compacted by mechanical pressure, and, in order to maintain the state of compaction thus obtained of said plies, the wire for securing the plies is stitched without knotting through said plies, by forming stitching points on at least the major part of the surface of said plies having, after compaction, a density of the sections of wire which constitute them sufficient to frictionally retain said securing wire.
  • each of said straight wire sections can be stretched between two fixing points in position of the ends of said section.
  • each fixing point in position is materialized by a pin, around which passes the junction between two sections of straight wires of the same direction and opposite directions.
  • the lowest plate of the block is produced on a support of flexible material, such as a foam of synthetic material.
  • the present invention also relates to a machine for implementing the process which has just been described, of the type comprising a frame provided with a base and uprights for mounting at least one mobile frame along said uprights, capable of to receive a wire removal tool, movable in a plane transverse to said uprights, remarkable, according to the invention, in that it comprises an additional frame, movable along said uprights, provided with pins for hooking said sections of wire straight.
  • said additional frame has a quadrangular shape, each side of said frame comprising a series of said pins.
  • each series of pins is mounted on a rotary axis for its retraction.
  • each pin has a hook shape, the free end portion of which is curved outward.
  • the wire removal tool has a rigid tube extended by a flexible tube, the wire passing through said tubes.
  • the machine can include a stitching head having a rotary support at the lower end of which is mounted a needle, associated with a presser foot.
  • FIG. 1 is a diagrammatic view, in elevation, of an example of a machine for implementing the method according to the invention, the left half of which corresponds to a screening phase (wire removal) and the right half to a stitching phase.
  • Figure 2 is a schematic perspective view of a quadrangular frame carrying the wire hooking pins.
  • Figure 3 is a schematic perspective view of the wire removal tool, on its frame, of the machine of the invention.
  • Figure 4 shows an enlarged detail of the machine of Figure 1.
  • the machine 1 of FIG. 1 comprises a frame 2 provided with a base 3 and uprights 4, connecting the base 3 and the roof part 5 of the machine.
  • the uprights 4, four in particular, can be made, as shown, in the form of threaded rods, and allow the mounting of movable frames 6,7 along said uprights, parallel to the direction Z.
  • each frame 6,7 comprises a motor which drives, by a chain, four nuts, each corresponding to a threaded rod, which allow a translation of these frames in the direction Z (advantageously vertical ).
  • each side 8A, 8B, 8C, 8D of the frame 6 comprising a series of pins 9, each series of pins being mounted on a rotary axis 10A, 10B, 10C, 10D.
  • Said axes are connected to four bevel gears 11, arranged in the corners.
  • One of the outputs of these bevel gearboxes is connected to a geared motor 12.
  • a contact (not shown) fixed on this output makes it possible to stop the motor at the screen position of the hooks.
  • the lugs 13 for mounting the frame 6 are shown on the uprights 4.
  • each pin 9 has a hook shape, the part of which free end 9A is bent outward, to facilitate the dithering of the wire, preventing it from rising and the pins from being retracted by rotation in the direction of the arrow P in FIG. 4.
  • the upper frame 7 comprises two carriages 14,15 which can move in the plane, transverse to the direction Z, defined by the two directions X, Y (see FIG. 3).
  • the lower carriage 14 ( Figure 3) comprises a bar 16, extending in the direction X, along which can move the wire removal tool 17, under the action of a motor 18, via a drive belt not shown. Furthermore, the bar 16 is movable in the direction Y, orthogonal to the direction X, its ends rolling on guide rails 19,20, fixed to the frame 7, under the action of drive belts 21,22, animated by a motor 23 also integral with the frame 7.
  • the wire removal tool 17 can thus move in the directions X, Y at any point on the plane limited by the rails 19,20.
  • the wire removal tool has a rigid tube 24 extended by a flexible tube 25, the wire F passing through said tubes 24, 25 coming from a coil 26 (FIG. 1).
  • the upper carriage 15 carries a stitching head 27 having a rotary support at the lower end of which is mounted a needle 28, preferably associated with a presser foot (not shown).
  • This machine is controlled by a numerically controlled director consisting of an axis card capable of driving eight motors plus sixteen inputs and sixteen all-or-nothing outputs.
  • This card is installed in a computer which is used to send the card the data necessary for the execution of a block.
  • a block B is produced in the following manner, according to the invention.
  • a foam support 29 of a suitable height is placed on the base 3 of the machine.
  • the two frames 6 and 7 are placed in relative position, so that the wire removal tool 17 places the wire F in the hooks 9. This can in particular be carried out in accordance with the method described in the French patent application referenced above. , and is schematically illustrated in FIG. 2.
  • a rasterization program is executed, which controls the removal of the plies of wire until the hooks are fully lined with sections of wire. This corresponds to a plate 30 ( Figure 4) with a height of about 3 cm, for example.
  • the transverse bar 16 carrying the carriage (FIG. 3) on which the wire removal tool 17 is fixed, retracts into the front or rear position in order to leave room for the stitching head 27.
  • each plate 30 is secured to the immediately underlying plate by the fastening wire F1 of the superimposed sheets of the plate in question and to the immediately overlying plate by the fastening wire F1 of the superimposed sheets of said plate overlying ( Figure 4).
  • Each plate thus comprises superposed plies of wire produced by arranging, for each ply, straight sections of wire at least substantially parallel to one another, the straight sections of wire of each ply extending in a direction, ie parallel , or crossed with respect to the direction of the straight wire sections of any other ply of the plate, and all of the superimposed plies are joined together using a wire passing through said plies.
  • the superimposed plies of each plate 30 are compacted by mechanical pressure and, to maintain the state of compaction thus obtained of said plies, the connecting wire F1 of the plies is stitched without knotting through said plies, forming points of stitching on at least the major part of the surface of said plies having, after compaction, a density of the sections of wire which constitute them sufficient to frictionally retain said securing wire.
  • the screening wire F can constitute from 40 to 60% and the joining wire F1 from 1 to 10% of the total volume of the part (reinforcement plus matrix).
  • the block will therefore rise in stages. It consists of a succession of "sections" (plates) linked together by the stitching levels.
  • the block is then removed from the machine by removing it from the lower foam 29 and taking away the foam 29A which is torn off.
  • the size of the blocks produced on the machine can be, for example, 800 mm x 800 mm x 2000 mm, or a mass of 1300 kg (linked to the capacity of the machine).
  • this block (reinforcement or woven substrate neither impregnated nor densified) is cut into slices by sawing on a band saw, like a tree trunk, in order to obtain "boards" comprising the majority of wires perpendicular to the length of the board, to promote thermal conduction between the two faces.
  • the process of the invention makes it possible to produce a preform or fibrous reinforcement (before impregnation and densification) of large dimension (height) from a succession of woven plates (wefting), connected together by stitching.
  • the large block produced can then be cut into different elements or small blocks or plates, depending on the type of application (use) envisaged (due to the good consistency of the vertical direction Z of the stitching).
  • One of the interesting applications is the obtaining of a block whose thermal conductivity in a carbon / carbon direction is very high. For this, the percentage of fibers (threads) is increased in a desired direction. In addition, pitch fibers (whose conductivity is higher than that of graphite) can be used.
  • the blocks thus produced make it possible to replace the graphite commonly used in the nuclear field, for example.
  • plates having a high transverse thermal conduction are obtained by increasing the density of transverse wires (stitching) (relatively low in the XY plane of the part).
  • one of the products which can be obtained by this process is a thermally more conductive material than graphite and less brittle. This conduction must be obtained between the two faces of the material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un procédé pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite, formée de ladite armature noyée dans une matrice durcie, ladite armature comprenant des nappes superposées de fil (en carbone, verre, bore, notamment), et une machine pour la mise en oeuvre dudit procédé, ainsi qu'une armature et une pièce de matière composite ainsi obtenues.
  • Plus particulièrement, quoique non exclusivement, de telles pièces de matière composite seront utilisées, après usinage, dans les domaines aéronautique, spatial et nucléaire en vertu de leurs excellentes propriétés de résistance aux contraintes mécaniques et/ou thermiques.
  • On connaît de nombreux procédés pour obtenir des pièces de matière composite, et notamment leur armature. De façon générale, on commence par réaliser l'armature à partir de fibres (fils), en particulier minérales, distribuées suivant au moins deux directions, après quoi on introduit la matière de la matrice dans l'armature, et on durcit ladite matière pour former ladite matrice et, ainsi, ladite pièce composite.
  • Plus spécifiquement, dans le cas présent, on désigne, par le terme "bloc", un objet dont l'épaisseur ou la hauteur représente au moins une fraction importante des dimensions longitudinales de celui-ci (longueur, largeur ; diamètre).
  • Pour la réalisation de tels blocs, selon notamment les brevets US-A-3 955 602 et US-A-4 218 276, il est nécessaire de matérialiser la direction verticale, correspondant à l'épaisseur ou à la hauteur du bloc, par des tiges, notamment métalliques, entre lesquelles des nappes de fil horizontales sont introduites et compactées. Une telle façon de faire nécessite d'utiliser un grand nombre de telles tiges, qu'il faut remplacer par du fil à la fin de la superposition des nappes horizontales de fil. C'est donc un principe contraignant et peu souple.
  • Un procédé analogue est décrit dans le brevet FR-2 531 459, dans lequel il est formé, initialement, un réseau de baguettes ou tiges rigides, entre lesquelles est déposé un fil formant des couches successives se superposant dans des plans transversaux à la direction des baguettes. De même, après réalisation de l'armature souhaitée, les baguettes sont remplacées par du fil de même nature, en les chassant préalablement de l'armature à l'aide d'une longue aiguille, laquelle accroche ensuite un fil et le tire à travers l'armature en remplacement de la baguette qui vient d'être chassée. On conçoit que cette méthode nécessite un appareillage complexe, encombrant (l'armature doit être remontée pour dégager un emplacement de dégagement des aiguilles), et fragile (l'aiguille doit présenter une longueur correspondant à celle des baguettes). Corrélativement, la hauteur des pièces obtenues par ce procédé est forcément limitée. Au demeurant, ce procédé, plus souple que les précédents pour l'orientation des nappes horizontales, nécessite, d'une part, de calibrer les longueurs déposées de fil et, d'autre part, de matérialiser également la direction verticale sous forme d'un réseau de tiges métalliques.
  • La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients, et concerne un procédé pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite, grâce auquel il n'est plus nécessaire d'utiliser des tiges métalliques pour matérialiser la direction verticale (épaisseur ou hauteur du bloc) et, en définitive, de les remplacer. Par ailleurs, l'outillage nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé est considérablement simplifié.
  • A cet effet, le procédé pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite, formée de ladite armature noyée dans une matrice durcie, est remarquable, selon l'invention, en ce que ledit bloc est constitué en formant en continu une succession de plaques superposées, chaque plaque comportant elle-même des nappes superposées de fil réalisées en disposant, pour chaque nappe, des tronçons de fil rectilignes au moins sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, les tronçons de fil rectilignes de chaque nappe s'étendant suivant une direction, soit parallèle, soit croisée par rapport à la direction des tronçons de fil rectilignes d'une autre nappe quelconque de la plaque, et en solidarisant entre elles l'ensemble des nappes superposées à l'aide d'un fil traversant lesdites nappes, et en ce que chaque plaque est solidarisée à la plaque immédiatement sous-jacente par le fil de solidarisation des nappes superposées de la plaque en question et à la plaque immédiatement sus-jacente par le fil de solidarisation des nappes superposées de ladite plaque sus-jacente.
  • Ainsi, on peut réaliser une armature en forme de bloc de grande dimension (hauteur ou épaisseur) à partir d'une succession, fabriquée en continu et "in situ", de plaques tissées (tramage), reliées entre elles par piquage transversal.
  • Avantageusement, les nappes superposées de chaque plaque sont tassées par pression mécanique, et, pour conserver l'état de tassement ainsi obtenu desdites nappes, le fil de solidarisation des nappes est piqué sans nouage à travers lesdites nappes, en formant des points de piqûre sur au moins la majeure partie de la surface desdites nappes présentant, après tassement, une densité des tronçons de fil qui les constituent suffisante pour retenir par friction ledit fil de solidarisation.
  • En particulier, chacun desdits tronçons de fil rectilignes peut être tendu entre deux points de fixation en position des extrémités dudit tronçon.
  • De préférence, chaque point de fixation en position est matérialisé par un picot, autour duquel passe la jonction entre deux tronçons de fils rectilignes de même direction et de sens opposés.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, après la réalisation d'une plaque, l'ensemble des picots sont décrochés de ladite plaque et remontés d'une distance correspondant à l'épaisseur de ladite plaque.
  • Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la plaque la plus inférieure du bloc est réalisée sur un support de matière souple, telle qu'une mousse de matière synthétique.
  • La présente invention concerne également une machine pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit, du type comportant un bâti pourvu d'un piétement et de montants pour le montage d'au moins un cadre mobile le long desdits montants, susceptible de recevoir un outil de dépose de fil, déplaçable dans un plan transversal auxdits montants, remarquable, selon l'invention, en ce qu'elle comporte un cadre supplémentaire, mobile le long desdits montants, pourvu de picots d'accrochage desdits tronçons de fil rectilignes.
  • Bien que d'autres formes, notamment cylindrique, puissent être envisagées (avec des cadres correspondants, notamment circulaire), pour la réalisation en particulier d'un bloc de forme parallélépipédique, ledit cadre supplémentaire présente une forme quadrangulaire, chaque côté dudit cadre comprenant une série desdits picots.
  • Dans ce cas, avantageusement, chaque série de picots est montée sur un axe rotatif pour son escamotage.
  • De préférence, chaque picot présente une forme de crochet dont la partie d'extrémité libre est recourbée vers l'extérieur.
  • Selon une autre caractéristique de la machine de l'invention, l'outil de dépose de fil présente un tube rigide prolongé par un tube souple, le fil traversant lesdits tubes.
  • Par ailleurs, la machine peut comprendre une tête de piquage présentant un support rotatif à l'extrémité inférieure duquel est montée une aiguille, associée à un pied-de-biche.
  • Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
  • La figure 1 est une vue schématique, en élévation, d'un exemple de machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dont la moitié gauche correspond à une phase de tramage (dépose de fil) et la moitié droite à une phase de piquage.
  • La figure 2 est une vue en perspective schématique d'un cadre quadrangulaire portant les picots d'accrochage du fil.
  • La figure 3 est une vue en perspective schématique de l'outil de dépose de fil, sur son cadre, de la machine de l'invention.
  • La figure 4 montre un détail agrandi de la machine de la figure 1.
  • La machine 1 de la figure 1 comporte un bâti 2 pourvu d'un piétement 3 et de montants 4, reliant le piétement 3 et la partie de toit 5 de la machine. Les montants 4, au nombre de quatre notamment, peuvent être réalisés, comme représenté, sous forme de tiges filetées, et permettent le montage de cadres 6,7 mobiles le long desdits montants, parallèlement à la direction Z. Bien que, pour des raisons de clarté du dessin, cela ne soit pas représenté, chaque cadre 6,7 comporte un moteur qui entraîne, par une chaîne, quatre écrous, correspondant chacun à une tige filetée, qui permettent une translation de ces cadres selon la direction Z (avantageusement verticale).
  • Plus particulièrement, le cadre inférieur 6, comme on peut mieux le voir sur la figure 2, présente une forme quadrangulaire, chaque côté 8A, 8B, 8C, 8D du cadre 6 comportant une série de picots 9, chaque série de picots étant montée sur un axe rotatif 10A, 10B, 10C, 10D. Lesdits axes sont reliés à quatre renvois d'angle 11, disposés dans les coins. Une des sorties de ces renvois d'angle est reliée à un moto-réducteur 12. Un contact (non représenté) fixé sur cette sortie permet d'arrêter le moteur à la position de tramage des crochets. Par ailleurs, aux coins des côtés 8A-8D, on a représenté les pattes 13 de montage du cadre 6 sur les montants 4. Comme on le voit mieux sur la figure 4, chaque picot 9 présente une forme de crochet dont la partie d'extrémité libre 9A est recourbée vers l'extérieur, pour faciliter le tramage du fil, en empêchant la remontée de celui-ci et l'escamotage des picots par rotation dans le sens de la flèche P sur la figure 4.
  • Le cadre supérieur 7 comporte deux chariots 14,15 pouvant se déplacer dans le plan, transversal à la direction Z, défini par les deux directions X,Y (voir la figure 3). Le chariot inférieur 14 (figure 3) comprend une barre 16, s'étendant suivant la direction X, le long de laquelle peut se déplacer l'outil de dépose de fil 17, sous l'action d'un moteur 18, par l'intermédiaire d'une courroie d'entraînement non représentée. Par ailleurs, la barre 16 est mobile suivant la direction Y, orthogonale à la direction X, ses extrémités roulant sur des rails de guidage 19,20, fixés au cadre 7, sous l'action de courroies d'entraînement 21,22, animées par un moteur 23 également solidaire du cadre 7. L'outil de dépose de fil 17 peut ainsi se déplacer suivant les directions X,Y en tout point du plan limité par les rails 19,20.
  • Plus particulièrement, l'outil de dépose de fil présente un tube rigide 24 prolongé par un tube souple 25, le fil F traversant lesdits tubes 24,25 en provenant d'une bobine 26 (figure 1).
  • De plus, le chariot supérieur 15 porte une tête de piquage 27 présentant un support rotatif à l'extrémité inférieure duquel est montée une aiguille 28, de préférence associée à un pied-de-biche (non représenté).
  • On notera qu'un outil de dépose de fil et une tête de piquage particulièrement appropriés pour être utilisés dans une machine de ce type sont décrits en détail dans la demande de brevet français, déposée le 18 avril 1994, au nom de la demanderesse, pour "Procédé et machine pour la réalisation d'une armature en forme de plaque pour une pièce de matière composite".
  • Cette machine est pilotée par un directeur à commande numérique constitué d'une carte d'axe capable de piloter huit moteurs plus seize entrées et seize sorties tout ou rien. Cette carte est installée dans un ordinateur qui sert à envoyer à la carte les données nécessaires à l'exécution d'un bloc.
  • Un bloc B est réalisé de la façon suivante, selon l'invention.
  • Un support de mousse 29 d'une hauteur convenable est disposé sur le piétement 3 de la machine. Les deux cadres 6 et 7 sont mis en position relative, afin que l'outil de dépose du fil 17 place le fil F dans les crochets 9. Cela peut être notamment effectué conformément au procédé décrit dans la demande de brevet français ci-dessus référencée, et est schématiquement illustré sur la figure 2.
  • Un programme de tramage est exécuté, qui commande la dépose des nappes de fil jusqu'à ce que les crochets soient entièrement garnis de tronçons de fil. Cela correspond à une plaque 30 (figure 4) d'une hauteur de 3 cm environ, par exemple.
  • Ensuite, la barre transversale 16, portant le chariot (figure 3) sur lequel l'outil de dépose de fil 17 est fixé, s'escamote en position avant ou arrière afin de laisser la place à la tête de piquage 27.
  • Le piquage est alors exécuté notamment de la façon décrite dans la demande de brevet français ci-dessus référencée, ce qui compacte les nappes déposées. En même temps, chaque plaque 30 est solidarisée à la plaque immédiatement sous-jacente par le fil de solidarisation F1 des nappes superposées de la plaque en question et à la plaque immédiatement sus-jacente par le fil de solidarisation F1 des nappes superposées de ladite plaque sus-jacente (figure 4).
  • La rotation des axes 10A-10D portant les crochets 9 est alors commandée, ce qui a pour effet de décrocher les tronçons de fil tramés F qui restent fixés par les tronçons de fil F1 piqués sur les nappes précédemment déposées.
  • On peut alors remonter le cadre inférieur 6 de la hauteur des nappes de fil déposées, correspondant à une plaque, et achever la rotation des axes 10A-10D pour pouvoir recommencer l'opération de tramage (dépose de fil). Chaque plaque comporte ainsi des nappes superposées de fil réalisées en disposant, pour chaque nappe, des tronçons de fil rectilignes au moins sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, les tronçons de fil rectilignes de chaque nappe s'étendant suivant une direction, soit parallèle, soit croisée par rapport à la direction des tronçons de fil rectilignes d'une autre nappe quelconque de la plaque, et l'ensemble des nappes superposées sont solidarisées entre elles à l'aide d'un fil traversant lesdites nappes.
  • Par ailleurs, les nappes superposées de chaque plaque 30 sont tassées par pression mécanique et, pour conserver l'état de tassement ainsi obtenu desdites nappes, le fil de solidarisation F1 des nappes est piqué sans nouage à travers lesdites nappes, en formant des points de piqûre sur au moins la majeure partie de la surface desdites nappes présentant, après tassement, une densité des tronçons de fil qui les constituent suffisante pour retenir par friction ledit fil de solidarisation. A cet égard, le fil de tramage F peut constituer de 40 à 60% et le fil de solidarisation F1 de 1 à 10% du volume total de la pièce (armature plus matrice).
  • Le bloc va donc s'élever par étapes. Il est constitué d'une succession de "tranches" (plaques) liées ensemble par les niveaux de piquage.
  • Lorsque la hauteur voulue est atteinte, le bloc est alors sorti de la machine en l'enlevant de la mousse 29 inférieure et en emportant la mousse 29A qui est arrachée.
  • La taille des blocs réalisés sur la machine peut être, par exemple, de 800 mm x 800 mm x 2000 mm, soit une masse de 1300 kg (liée à la capacité de la machine).
  • Dans l'application actuelle, ce bloc (armature ou substrat tissé ni imprégné, ni densifié) est débité en tranches par sciage sur une scie à ruban, comme un tronc d'arbre, afin d'obtenir des "planches" comportant la majorité des fils perpendiculaires à la longueur de la planche, afin de favoriser la conduction thermique entre les deux faces.
  • Ainsi, le procédé de l'invention permet de réaliser une préforme ou armature fibreuse (avant imprégnation et densification) de grande dimension (hauteur) à partir d'une succession de plaques tissées (tramage), reliées entre elles par piquage.
  • Le gros bloc réalisé peut ensuite être découpé en différents éléments ou petits blocs ou plaques, suivant le type d'application (utilisation) envisagé (du fait de la bonne cohérence du sens vertical Z du piquage).
  • Une des applications intéressantes est l'obtention d'un bloc dont la conductivité thermique dans une direction du carbone/carbone est très élevée. Pour cela, on augmente le pourcentage des fibres (fils) dans une direction souhaitée. De plus, on peut utiliser des fibres de brai (dont la conductivité est supérieure à celle du graphite).
  • Les blocs ainsi réalisés permettent de remplacer le graphite couramment utilisé dans le domaine nucléaire, par exemple.
  • Dans ce cas, on obtient des plaques ayant une conduction thermique transversale élevée (Z) en augmentant la densité de fils transversaux (piquage) (relativement faible dans le plan XY de la pièce).
  • Le temps d'immobilisation de la machine entre deux pièces est très faible puisque l'opération de départ est très simple. On peut réaliser des maillages très fins, puisque l'épaisseur des fils verticaux est faible, de l'ordre de 0,2 mm, et le pas des fils verticaux ne dépend que de la programmation des déplacements de la tête de piquage et non pas d'outillages complexes (permettant la réalisation de blocs à pas fin). Ce procédé permet également de placer les nappes horizontales de fil suivant n'importe quelle orientation dans le plan (on n'est plus limité à deux ou trois directions, car l'outil de dépose de fil est programmé et il peut se déplacer dans la direction souhaitée).
  • Comme déjà indiqué, un des produits qui peut être obtenu grâce à ce procédé est un matériau thermiquement plus conducteur que le graphite et moins fragile. Cette conduction doit être obtenue entre les deux faces du matériau.

Claims (12)

  1. Procédé pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite, formée de ladite armature noyée dans une matrice durcie,
    caractérisé en ce que ledit bloc (B) est constitué en formant en continu une succession de plaques superposées (30), chaque plaque comportant elle-même des nappes superposées de fil réalisées en disposant, pour chaque nappe, des tronçons de fil rectilignes au moins sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres, les tronçons de fil rectilignes de chaque nappe s'étendant suivant une direction, soit parallèle, soit croisée par rapport à la direction des tronçons de fil rectilignes d'une autre nappe quelconque de la plaque, et en solidarisant entre elles l'ensemble des nappes superposées à l'aide d'un fil traversant lesdites nappes, et en ce que chaque plaque (30) est solidarisée à la plaque immédiatement sous-jacente par le fil de solidarisation (F1) des nappes superposées de la plaque en question et à la plaque immédiatement sus-jacente par le fil de solidarisation des nappes superposées de ladite plaque sus-jacente.
  2. Procédé selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que les nappes superposées de chaque plaque (30) sont tassées par pression mécanique, et, pour conserver l'état de tassement ainsi obtenu desdites nappes, le fil de solidarisation (F1) des nappes est piqué sans nouage à travers lesdites nappes, en formant des points de piqûre sur au moins la majeure partie de la surface desdites nappes présentant, après tassement, une densité des tronçons de fil qui les constituent suffisante pour retenir par friction ledit fil de solidarisation.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2,
    caractérisé en ce que chacun desdits tronçons de fil rectilignes (F) est tendu entre deux points de fixation en position (9) des extrémités dudit tronçon.
  4. Procédé selon la revendication 3,
    caractérisé en ce que chaque point de fixation en position est matérialisé par un picot (9), autour duquel passe la jonction entre deux tronçons de fils rectilignes de même direction et de sens opposés.
  5. Procédé selon la revendication 4,
    caractérisé en ce que, après la réalisation d'une plaque (30), l'ensemble des picots (9) sont décrochés de ladite plaque et remontés d'une distance correspondant à l'épaisseur de ladite plaque.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
    caractérisé en ce que la plaque (30) la plus inférieure du bloc (B) est réalisée sur un support (29) de matière souple, telle qu'une mousse de matière synthétique.
  7. Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, du type comportant un bâti pourvu d'un piétement et de montants pour le montage d'au moins un cadre mobile le long desdits montants, susceptible de recevoir un outil de dépose de fil, déplaçable dans un plan transversal auxdits montants,
    caractérisée en ce qu'elle comporte un cadre supplémentaire (6), mobile le long desdits montants (4), pourvu de picots d'accrochage (9) desdits tronçons de fil rectilignes (F).
  8. Machine selon la revendication 7,
    caractérisée en ce que ledit cadre supplémentaire (6) présente une forme quadrangulaire, chaque côté (8A-8D) dudit cadre comprenant une série desdits picots (9).
  9. Machine selon la revendication 8,
    caractérisée en ce que chaque série de picots (9) est montée sur un axe rotatif (10A-10D) pour son escamotage.
  10. Machine selon la revendication 9,
    caractérisée en ce que chaque picot (9) présente une forme de crochet dont la partie d'extrémité libre (9A) est recourbée vers l'extérieur.
  11. Machine selon l'une quelconque des revendications 7 à 10,
    caractérisée en ce que l'outil de dépose de fil (17) présente un tube rigide (24) prolongé par un tube souple (25), le fil (F) traversant lesdits tubes (24, 25).
  12. Machine selon l'une quelconque des revendications 7 à 11,
    caractérisée en ce qu'elle comprend une tête de piquage (27) présentant un support rotatif à l'extrémité inférieure duquel est montée une aiguille (28), associée à un pied-de-biche.
EP95400731A 1994-04-18 1995-04-03 Procédé et machine pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite Expired - Lifetime EP0678604B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9404583 1994-04-18
FR9404583A FR2718756B1 (fr) 1994-04-18 1994-04-18 Procédé et machine pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0678604A1 EP0678604A1 (fr) 1995-10-25
EP0678604B1 true EP0678604B1 (fr) 1997-09-17

Family

ID=9462199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP95400731A Expired - Lifetime EP0678604B1 (fr) 1994-04-18 1995-04-03 Procédé et machine pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5667613A (fr)
EP (1) EP0678604B1 (fr)
JP (1) JP2598625B2 (fr)
CA (1) CA2147038C (fr)
DE (1) DE69500716T2 (fr)
FR (1) FR2718756B1 (fr)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3070428B2 (ja) * 1995-02-08 2000-07-31 株式会社豊田自動織機製作所 三次元繊維組織の製造装置
US20040005435A1 (en) * 2001-09-08 2004-01-08 Gangarao Hota V.S. 3-Dimensionally (3-d) stitched fabrics
FR2832738B1 (fr) * 2001-11-27 2004-02-13 Eads Launch Vehicles Dispositif de tramage pour la realisation d'armatures textiles epaisses et armatures ainsi obtenues
FR2832739B1 (fr) * 2001-11-27 2004-02-13 Eads Launch Vehicles Procede de realisation d'une preforme textile multidirectionnelle, dispositif pour sa mise en oeuvre et preforme ainsi obtenue
JP5029134B2 (ja) * 2007-05-15 2012-09-19 株式会社豊田自動織機 繊維束配列装置
DE102014201278A1 (de) * 2014-01-24 2015-07-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Fügen einer Verstärkungslage mit einer Trägerlage
CN107888140A (zh) * 2017-12-05 2018-04-06 罗有志 一种加强筋边框

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3322868A (en) * 1963-07-02 1967-05-30 Douglas Aircraft Co Inc Three dimensional reinforced structure
US3955602A (en) * 1967-10-16 1976-05-11 Avco Corporation Apparatus for fabricating three-dimensional fabric material
US3425884A (en) * 1967-11-06 1969-02-04 Crompton & Knowles Corp Method of making an open mesh,rigid,glass fiber reinforced resin structure
US4038440A (en) * 1972-01-24 1977-07-26 Avco Corporation Three dimensional fabric material
US4218276A (en) * 1972-03-31 1980-08-19 Avco Corporation Method for making 3-D structures
FR2355936A1 (fr) * 1976-02-03 1978-01-20 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de pieces en tissus tri-dimensionnels
FR2395340A1 (fr) * 1977-06-20 1979-01-19 Aerospatiale Procede et machine de tissage tridimensionnel pour la realisation d'armatures tissees de revolutions creuses
JPS55117649A (en) * 1979-03-05 1980-09-10 Toyota Motor Co Ltd Composite material with high strength
FR2531459A1 (fr) * 1982-08-09 1984-02-10 Aerospatiale Procede et machine de realisation de pieces complexes par tissage multidirectionnel
FR2565262B1 (fr) * 1984-05-29 1986-09-26 Europ Propulsion Procede de fabrication d'une texture fibreuse multidirectionnelle et dispositif destine a la mise en oeuvre du procede
US5158027A (en) * 1991-12-19 1992-10-27 Tapistron International, Inc. Presser foot for hollow needle tufting apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP0678604A1 (fr) 1995-10-25
CA2147038C (fr) 1999-04-27
US5667613A (en) 1997-09-16
JP2598625B2 (ja) 1997-04-09
FR2718756A1 (fr) 1995-10-20
JPH07290450A (ja) 1995-11-07
DE69500716T2 (de) 1998-02-19
CA2147038A1 (fr) 1995-10-19
FR2718756B1 (fr) 1996-06-14
DE69500716D1 (de) 1997-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1319081C (fr) Machine pour la mise en oeuvre d'un procede de fabrication d'elements d'armature composites tisses en trois dimensions, et produit obtenu
CA2147037C (fr) Procede et machine pour la realisation d'une armature en forme de plaque pour une piece de matiere composite
EP0678609B1 (fr) Procédé et machine pour la réalisation d'une armature pour une pièce de matière composite
FR2730247A1 (fr) Procede et appareil pour la production d'un tissu a trois dimensions
EP0970271B1 (fr) Procede de realisation de structures fibreuses annulaires, notamment pour la fabrication de pieces en materiau composite
CA2147039C (fr) Tete de piquage et machine pour la realisation d'une armature en forme de plaque pour une piece de matiere composite
CH617973A5 (fr)
EP0101351B1 (fr) Procédé et machine de réalisation de pièces complexes par tissage multidirectionnel
EP0678604B1 (fr) Procédé et machine pour la réalisation d'une armature en forme de bloc pour une pièce de matière composite
EP0556089B1 (fr) Procédé pour la réalisation d'une armature de fibres pour pièce de matière composite à parois non coplanaires, et pièce composite comportant une telle armature
EP0098762B1 (fr) Armatures creuses de révolution réalisées par tissage tridimensionnel, procédé et machine de fabrication de telles armatures
EP0754795B1 (fr) Procédé et système pour la réalisation d'une armature pour une pièce de matière composite
FR2480261A1 (fr) Procede et machine pour la fabrication de pieces de revolution tridimensionnelles
FR2890398A1 (fr) Etoffe complexe pour moulage par infusion
EP0536029B1 (fr) Procédé et machine pour la réalisation d'armatures fibreuses creuses
FR2832738A1 (fr) Dispositif de tramage pour la realisation d'armatures textiles epaisses et armatures ainsi obtenues
CA1323287C (fr) Element d'armature composite tisse en trois dimensions
CA1231846A (fr) Procede et machine de fabrication d'une armature creuse de revolution realisee par tissage tridimensionnel

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE GB IT

17P Request for examination filed

Effective date: 19951212

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

17Q First examination report despatched

Effective date: 19961209

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE GB IT

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19970919

REF Corresponds to:

Ref document number: 69500716

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19971023

ITF It: translation for a ep patent filed

Owner name: MODIANO & ASSOCIATI S.R.L.

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20040421

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20040429

Year of fee payment: 10

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20050403

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050403

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20051101

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20050403