EP2501848B1 - Architecture fibreuse tubulaire fermée et procédé de fabrication - Google Patents

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EP2501848B1
EP2501848B1 EP10787052.9A EP10787052A EP2501848B1 EP 2501848 B1 EP2501848 B1 EP 2501848B1 EP 10787052 A EP10787052 A EP 10787052A EP 2501848 B1 EP2501848 B1 EP 2501848B1
Authority
EP
European Patent Office
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architecture
threads
tubular part
tubular
fibrous
Prior art date
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Active
Application number
EP10787052.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2501848A1 (fr
Inventor
Patrick David
Bruno Bompard
Jean-Luc Bonnand
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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.)
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Publication date
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Publication of EP2501848A1 publication Critical patent/EP2501848A1/fr
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Publication of EP2501848B1 publication Critical patent/EP2501848B1/fr
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04C—BRAIDING OR MANUFACTURE OF LACE, INCLUDING BOBBIN-NET OR CARBONISED LACE; BRAIDING MACHINES; BRAID; LACE
    • D04C1/00—Braid or lace, e.g. pillow-lace; Processes for the manufacture thereof
    • D04C1/06—Braid or lace serving particular purposes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00—Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02—Cross-sectional features
    • D10B2403/024—Fabric incorporating additional compounds
    • D10B2403/0241—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties
    • D10B2403/02411—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties with a single array of unbent yarn, e.g. unidirectional reinforcement fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs

Definitions

  • Textiles and fibrous structures are obtained by different fiber forming techniques.
  • the main ones are: knitting, weaving, braiding, fiber placement, glazing and filament winding.
  • the technique, the production parameters and the type of fibers used depend on the desired characteristics (geometrical, mechanical, electrical, surface appearance, aptitude for shaping or impregnation, injection) for the semi-finished product or the finished product that we want to manufacture.
  • the nature of the fibers that can be used is very varied: natural fibers, organic fibers, mineral fibers or ceramics (glass, carbon, silicon carbide, basalt, ).
  • Fibrous structures are generally used as reinforcement of composite materials (hulls, panels and structures, tanks, ...) but also have some direct applications (filtering or heating fabrics, braided cables, insulating knits, ).
  • the braiding presents the peculiarities of a very great flexibility of geometrical design of the thread paths (generic term) of the structures, a good dimensional stability and good properties mechanical properties (rigidity, torsion behavior, damage resistance) of the structures obtained as well as the possibility of directly producing complex shapes (mandrel braiding) with a high level of fibers.
  • This technique is, however, a little less used than weaving or knitting, because of its relative slowness and the lower mechanical properties of composites in compression.
  • Braiding has many similarities with filament winding. It does not make it possible to obtain such high fiber levels, but allows more complex parts to be obtained and better impact behavior. Both techniques can sometimes be used in a complementary way to make objects.
  • Textile braids are fibrous architectures obtained by interlacing of threads (threads, rovings, ribbons or bundles of threads).
  • the dispositions of the Sons relative to each other are defined by the form and characteristics of the object that one wishes to obtain.
  • the simplest braid that can be made, still called mat consists of only three threads where, alternatively, one of the two outer threads takes the place of the middle one by intercrossing, which leads each thread to pass periodically in the center, one side then the other of the braid.
  • Braids consisting of a larger number of threads are made on the same principle of interlacing, but with, so generally, Sons who follow the same direction for a longer distance.
  • the "2-D" braids consist of biaxial and triaxial braids.
  • the biaxial braids consist of two groups of wires which interlock with one another at an angle of ⁇ ⁇ , where ⁇ is defined as the braiding angle.
  • the figure 1 is a representation of a biaxial braid consisting of a first group of Sons 1 and a second group of Sons 2 which intersect.
  • the braiding angle ⁇ can vary approximately between 5 ° and 85 °, which are the practical limits of realization, between a braiding axis x and a tilting axis y.
  • the figure 2 is a representation of a triaxial braid consisting of a first group of wires 3, a second group of wires 4 and a third group of wires 5 aligned in the braiding direction.
  • the interleaving patterns are defined by two numbers: the number of Sons above which a thread of the opposite group passes and then the number of Sons below which it passes.
  • the main reasons used are (1,1) (diamond braiding), (2,2) (normal braiding), (3,3) (Hercules braiding).
  • the braiding thickness is constant and equal to the thickness of 2 wires (biaxial).
  • the ratio of the diameters must remain between about 1 to 3, corresponding to an angle vary between 20 ° and 70 °. It should be noted, however, that the mechanical strength is not the same in areas of different diameters and also varies by a factor of 1 to 3.
  • the tubular braids are obtained by braiding or directly on a liner (or envelope) constituting the part to be obtained, or on a mandrel. Thick structures are made by stacking several layers of braids (possibly different patterns) on top of one another.
  • the "3-D” braids are an extension of the “2D” braids, obtained with the simultaneous braiding of several layers of “2D” braids having a periodic link from layer to layer. This type of texture is still known by the name of "interlock braid”. This makes it possible to obtain greater thicknesses, bonds between the layers (leading to better mechanical properties, such as better resistance to delamination), and more complex and precise shapes.
  • Braiding is a traditional textile technique, very old (1748, Thomas Wadford's loom), originally used to make ropes, laces or tube reinforcements.
  • the figure 3 represents the block diagram of a circular braiding machine, as described in Handbook of Composite Reinforcements by Y. Ed. Lee et al.
  • a 2D braider that can be either vertical or horizontal, consists of a set of spindles 11 (wire reel stands) that move within a guide path defined on a table and according to a braiding plane 12.
  • the spindles follow paths waving at the periphery of the circular table, half in one direction of the circle, the other half in opposite direction, the two paths intertwining as shown in figure 4 .
  • Reference 16 represents the convergence zone of the braiding yarns.
  • the reference 18 represents an axial yarn, the reference 19 representing an axial yarn guide.
  • the ratio of the speed of movement of the spindles relative to that of displacement of the mandrel defines the angle of braiding.
  • the ratio of the number of reels with respect to the number of crossings defines the type of braiding pattern produced.
  • the addition of fixed coils makes it possible to obtain triaxial braids. If the spindles do not make complete turns but turn back after a certain distance, we obtain flat braids.
  • the spindles comprise uniform tensioning systems, allowing the tensioning or the compensation of the yarns (the distance from a spindle to the convergence zone on the braid being not constant), to obtain braids of uniform patterns and desired compactness.
  • the thickness of a layer is equal to twice the thickness of a wire.
  • 3D braiders There are two types of 3D braiders. The first type is called rectangular, with an alternating movement in two directions, and to obtain “Cartesian” braids. The second type is circular, with an alternating movement in the radial and circular directions, leading to "polar" braids. Obtaining profiles of different cross-sectional shapes is possible by a predetermined positioning of the spindles on the machine in the initial state. Hollow sections are obtained by polar braiding, massive sections by Cartesian braiding. Reference can be made to this subject in Article N 2511 of the Techniques de l'In deepur, cited above, and "Handbook of Composites" by G. Lubin et al., Springer, 1998 .
  • the patent US 7,204,903 describes, very briefly, an original solution.
  • the braiding is carried out on a cylindrical liner at the center and hemispherical (domes) at the ends. At least one domes has an insert at its end (pole).
  • the braiding is conducted in a conventional manner on the cylindrical portion and, on the hemispherical portion, to the insert.
  • the innovation lies in the fact that at this moment, instead of going back in the opposite direction, to make a second layer, the braiding is stopped and the coils turn (about 180 °), half in one direction, the other half in the other direction, which places the coils away from their original location.
  • the braiding then resumes (next layer), following the reverse direction of the previous one.
  • the advantage cited, compared to conventional braiding, is to avoid, during the transition of braiding from one layer to another, having to cut the son, or, when they have sufficient flexibility, to bend and fold them back.
  • the manufacturing method employed leads, during the 180 ° rotation, in the hemispherical part, to every second layer which corresponds to placements of non-interconnected wires (equivalent to filament winding) and to a considerable thickness at level of the insert (the wires overlap against this one).
  • no value or precision is given on the braiding itself, on the diameters of the cylinder or the insert, whether in the description of the invention or the examples (the only value numeric is that of the angle of rotation between two braids).
  • the teaching of this patent does not solve the closure at one end but only the integration of an insert.
  • the invention also does not provide a solution for the problem of small diameters.
  • the document US 2008/0264551 describes the manufacture of composite tanks (cylinders and hemispherical bottoms) based on dry yarns (not impregnated with resin) for the storage of low or high pressure gas.
  • the invention resides in the fact that the inner liner serves as a mold during the injection of the resin and also as a heating or cooling system during the polymerization.
  • the braiding is performed by combining bi-axial or tri-axial braiding, on the faces of the domes, by folding and deforming the bi-axial braid and sealing the ends of the son by a means such as gluing.
  • This method allows, according to the authors, a good control of the thickness and the contour.
  • This system uses conventional braids and does not allow to have a continuity of the wires on the domes, since their ends are glued, nor closure based on wires.
  • the document WO-A-89/05724 describes the production of a bottle of composite material, of moderate price, for the storage of high pressure gas.
  • the ends of the bottles comprise two end pieces interconnected by a central rod, one of which serves to introduce or withdraw the gas.
  • the body of the bottle consists of coaxial braids with a resin matrix.
  • the tips may be frustoconical or hemispherical, metal or plastic. This document does not describe the braiding technique, it seems that the braids used are standard type. This invention also does not make it possible to produce closed braids since the ends consist of inserts at the ends.
  • the document EP-A-0 487 374 has a pressurized gas storage tank consisting of Filament Winding Wires and / or a braid.
  • the tank is cylindrical with bottoms.
  • tubular fibrous architecture having a tubular portion closed at at least one of its ends or bottom, wherein: the tubular portion consists of an architecture of which each wick is continuously derived from the bottom. Each wick from the bottom is found continuously, at each of its ends, in the tubular part. The locks of the tubular part intersect in a braiding mode.
  • the shapes that can be obtained with braiding are solid forms (cables, strands), flat braids and tubular shapes, of varied and variable sections on the same part (for example air ducts for airplanes).
  • For tubular braids there is a technical limitation that does not allow, at the ends of the braids, either to close them or to achieve a reduction of important section.
  • the object of the present invention is to overcome this limitation, by allowing continuity of the fibrous architecture, keeping the same reinforcing wires between the closed part, or bottom, and the body, or tubular part, of the part .
  • the subject of the invention is both a new type of tubular (or hollow) fibrous architecture closed at least at one end, and also its method or method of manufacture.
  • the pairs of coils are arranged, in step a), so that the primary structure obtained is radiating.
  • the pairs of coils are arranged, in step a), so that the primary structure obtained is of the bi-axial type.
  • the pairs of coils are arranged, in step a) on the spindles and in the creel of the craft, so that the obtained Primary Structure is of the triaxial type.
  • the son of the coils, in step d), can be supported, positioned and maintained, so as to obtain a biaxial tubular architecture. They can also be supported, positioned and maintained, so as to obtain a triaxial tubular architecture.
  • the job of step d) can be the job of step b).
  • the Primary Structure can be made according to a technique chosen from weaving, braiding, topping and placement of threads. It can be a multi-layered, multidimensional or multi-directional texture, whose resulting threads are used to make the tubular part which is then multilayered.
  • the tubular portion of the fibrous architecture can be made on the support, according to a technique chosen from weaving, braiding, topping and son placement. It can also be performed on the support, in multilayer, multidimensional or multidirectional texture modes.
  • step d) can be chosen from a loom, a braiding machine, a loom and a loom son placement.
  • the method may comprise an additional step g) during which the tubular portion of the fibrous architecture is extended on one end of the support to form a second bottom of the fibrous architecture.
  • the additional step g) can be carried out until a second bottom closed by braiding, weaving, topping or wire placement.
  • step c) the making of the Primary Structure is carried out by incorporating into the Primary Structure at least one insert or at least one endpiece.
  • the tubular portion of the fibrous architecture is produced by incorporating into the tubular portion at least one insert or at least one endpiece.
  • the bottom may consist of a structure obtained by layering web, bidirectional fabric, three-way fabric, multilayer fabric or multidirectional.
  • the tubular portion may be constituted by superposition of web, tridirectional fabric, multilayer or multidirectional fabric.
  • At least one insert or tip is incorporated in at least one bottom.
  • At least one insert or tip is incorporated in the tubular portion.
  • the yarns may consist of organic, metallic, mineral or ceramic fibers.
  • the invention also relates to a composite material consisting of the fibrous architecture described above, embedded in an organic matrix, metal or mineral.
  • the figure 5 illustrates a primary structure 30 with for each wire 31 the component, the ends wound on two coils 32.
  • the primary structure 30 is a bottom for the tubular structure to obtain.
  • the primary structure 30 constituting the bottom of the tubular structure is disposed on one end of a tubular braiding mandrel 34 mounted on a braiding plate 35.
  • the braiding is continued so as to coat the mandrel 34.
  • figure 6 which is a schematic diagram of the realization of the braiding of the tubular structure to obtain, from Sons derived from the Primary Structure constituting the bottom.
  • the design of the primary structure requires that the portion made has the number of son (or pair of coils) corresponding to that desired for the tubular shape (determinable from the characteristics of the part that one wants to achieve). This can be seen in the article by Munro et al. cited above.
  • first pairs of coils are made with a single wire (for each pair).
  • the reels thus produced are placed on the spindles of the braiding machine with intersecting threads or without intersecting in the case of a single topping, to achieve the primary structure.
  • This last case is illustrated by the figure 7 which shows a first group of parallel wires 41 whose ends of each wire are wound on coils 42, a second group of parallel wires 43 and a third group of parallel wires 44, the groups of wires being arranged on one another without intersection.
  • the mandrel is then positioned on the machine and one of its ends is covered with the bottom of the tubular structure thus obtained. Then, the braiding can continue in a conventional way.
  • the primary structure is first made with wires each of which is wound at each of its ends to a coil.
  • the primary constitutive structure of the bottom can also be made directly on the form or liner to be coated, especially if the shape is moving away from a flat shape and is strongly curved (hemispherical for example).
  • the primary structure can be realized by different techniques.
  • the following three techniques can be cited.
  • the wires are simply placed in three different directions (see figure 7 ). This technique provides very good conformability and is simple to implement.
  • the wires are placed in triaxial interlacing.
  • the figure 8 illustrates this provision. There is shown a first group of parallel wires 51 arranged in a first direction and whose ends of each wire are wound on coils 52, a second group of parallel wires 53 arranged in a second direction and a third group of parallel wires 54 disposed in a third direction.
  • This technique allows to keep a homogeneity of the structure.
  • a third technique consists of a classic weaving as illustrated on the figure 9 .
  • Braiding made for the tubular part can be 2D (biaxial or triaxial) or 3D.
  • the primary structure comprises three groups of wires arranged in different directions: a first group of parallel wires 71, a second group of parallel wires 73 and a third group of parallel wires 74.
  • First (first step) is carried out the primary structure of the bottom or closure (first layer).
  • twelve Tyranno SA3 1600 filament fiber coils (diameters 7 ⁇ m) are unwound and rewound on twelve other coils in order to have twelve pairs of coils with a length of yarn between the two coils of about 1 m.
  • a triaxial structure is realized with twelve pairs of coils distributed in a balanced way (according to the orientations 0 °, + 120 °, -120 °).
  • the rest of the braid (first layer) is then made (second step).
  • the bottom and coils are brought on the braider.
  • the coils are set up on the spindles, each coil connected to another being placed respecting the initial geometry of the triaxial structure (see figure 8 ), and the bottom is placed on the bottom of a graphite mandrel of 7.0 mm in outer diameter and 12 cm in height, hemispherical bottom.
  • the braiding is done with a bi-axial braiding of 45 ° along the length of the liner, then the threads are cut.
  • a second primary structure taking the first step, is performed and is placed, as described in the second step, on the manufactured braid.
  • the braiding is done in the same way as in the second step.
  • the other two other layers are made in the same way.
  • the fourth step is to densify the braids with silicon carbide.
  • the Braids are densified in a relatively conventional manner.
  • the graphite mandrel is then removed.
  • the density of the SiC / SiC composite obtained is 2.5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Braiding, Manufacturing Of Bobbin-Net Or Lace, And Manufacturing Of Nets By Knotting (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • Les textiles et structures fibreuses sont obtenues par différentes techniques de mise en forme de fibres. Les principales sont les suivantes : tricotage, tissage, tressage, placement de fibres, nappage et enroulement filamentaire. La technique, les paramètres de réalisation et le type de fibres employées sont fonction des caractéristiques recherchées (géométriques, mécaniques, électriques, aspect de surface, aptitude à la mise en forme ou à l'imprégnation, injection) pour le semi-produit ou le produit fini que l'on veut fabriquer. La nature des fibres que l'on peut employer est très variée : fibres naturelles, fibres organiques, fibres minérales ou céramiques (verre, carbone, carbure de silicium, basalte, ...). Les structures fibreuses sont en général employées comme renfort de matériaux composites (coques, panneaux et structures, réservoirs, ...) mais possèdent aussi quelques applications directes (tissus filtrants ou chauffants, câbles tressés, tricots isolants, ...).
  • Il existe plusieurs techniques de réalisation de structures fibreuses. Le tressage présente les particularités d'une très grande flexibilité de conception géométrique des cheminements des Fils (terme générique) des structures, une bonne stabilité dimensionnelle et de bonnes propriétés mécaniques (rigidité, comportement en torsion, résistance à l'endommagement) des structures obtenues ainsi que la possibilité de réaliser directement des formes complexes (tressage sur mandrin) avec un taux élevé de fibres. Cette technique est cependant un peu moins employée que le tissage ou le tricotage, en raison de sa relative lenteur et des propriétés mécaniques moindres des composites en compression. Le tressage comporte de nombreuses similarités avec l'enroulement filamentaire. Il ne permet pas d'obtenir des taux de fibres aussi élevés mais autorise l'obtention de pièces plus complexes et un meilleur comportement aux chocs. Les deux techniques peuvent parfois être employées de manière complémentaire pour réaliser des objets.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
  • Les tresses textiles sont des architectures fibreuses obtenues par entrelacement de Fils (fils, mèches, rubans ou faisceaux de fils). Les dispositions des Fils les uns par rapport aux autres sont définies par la forme et les caractéristiques de l'objet que l'on veut obtenir. La tresse la plus simple que l'on puisse réaliser, encore appelée natte, est constituée de seulement trois Fils où, alternativement, l'un des deux Fils externes vient prendre la place de celui du milieu par entrecroisement, ce qui conduit chaque Fil à passer de manière périodique au centre, d'un côté puis de l'autre de la tresse. Les tresses constituées d'un plus grand nombre de Fils sont réalisées sur le même principe d'entrelacement, mais avec, de manière générale, des Fils qui suivent la même direction sur une plus longue distance.
  • Les tresses « 2-D » sont constituées de tresses biaxiales et triaxiales. Les tresses biaxiales sont constituées de deux groupes de Fils qui s'entrecroisent, les uns avec les autres, avec un angle de ±θ, θ étant défini comme l'angle de tressage. La figure 1 est une représentation d'une tresse biaxiale constituée d'un premier groupe de Fils 1 et d'un deuxième groupe de Fils 2 qui s'entrecroisent. L'angle de tressage θ peut varier environ entre 5° et 85°, qui sont les limites pratiques de réalisation, entre un axe de tressage x et un axe d'inclinaison y.
  • Les tresses triaxiales sont constituées par la présence d'un groupe supplémentaire de Fils alignés suivant la direction de tressage (θ=0°). La figure 2 est une représentation d'une tresse triaxiale constituée d'un premier groupe de Fils 3, d'un deuxième groupe de Fils 4 et d'un troisième groupe de Fils 5 aligné suivant la direction de tressage. Les motifs d'entrelacement sont définis par deux nombres : le nombre de Fils au-dessus desquels passe un fil du groupe opposé puis le nombre de Fils au-dessous desquels il passe. Les principaux motifs utilisés sont les (1,1) (tressage diamant), (2,2) (tressage normal), (3,3) (tressage Hercules). L'épaisseur de tressage est constante et égale à l'épaisseur de 2 Fils (biaxiale). Pour que la couverture d'une pièce soit totale, dans le cas du recouvrement d'une forme (éliminable par la suite ou non), le rapport des diamètres doit rester entre environ 1 à 3, correspondant à un angle pouvant varier entre 20° et 70°. Il est à noter, néanmoins, que la résistance mécanique n'est pas la même dans les zones de différents diamètres et varie elle aussi d'un facteur de 1 à 3. Les tresses tubulaires sont obtenues en effectuant le tressage soit directement sur un liner (ou enveloppe) constitutif de la pièce à obtenir, soit sur un mandrin. Des structures épaisses sont fabriquées en empilant plusieurs couches de tresses (de motifs éventuellement différents) les unes sur les autres.
  • Les tresses « 3-D », sont une extension des tresses « 2D », obtenues avec le tressage simultané de plusieurs couches de tresses « 2D » présentant une liaison périodique de couche à couche. Ce type de texture est encore connu sous l'appellation de « tresse interlock ». Cela permet d'obtenir des épaisseurs plus importantes, des liaisons entre les couches (conduisant à de meilleures propriétés mécaniques, telles qu'une meilleure résistance au délaminage), et des formes plus complexes et plus précises.
  • Le tressage est une technique textile traditionnelle, très ancienne (1748 , métier à tisser de Thomas Wadford), employée à l'origine pour réaliser des cordes, des lacets ou des renforcements de tubes.
  • La figure 3 représente le schéma de principe d'une machine à tresser circulaire, telle que décrite dans « Handbook of Composite Reinforcements » par Y. Ed. Lee et al.
  • Une tresseuse 2D qui peut être soit verticale, soit horizontale, est constituée d'un ensemble de fuseaux 11 (supports de bobines de Fils) qui se déplacent à l'intérieur d'un chemin de guidage défini sur une table et selon un plan de tressage 12. Pour une tresseuse circulaire simple, permettant de réaliser des tubes, les fuseaux suivent des chemins ondulant en périphérie de la table circulaire, la moitié dans un sens du cercle, l'autre moitié en sens inverse, les deux chemins s'entrelaçant comme le montre la figure 4. Un système de déplacement rectiligne 14, perpendiculaire à la table de tressage, et synchronisé par rapport au mouvement des fuseaux, permet de réceptionner la tresse 13, éventuellement sur un mandrin 15. On peut se référer à ce sujet à l'article N 2511 des Techniques de l'Ingénieur (10 avril 2006) et à « Handbook of Composite Reinforcements » cité plus haut. La référence 16 représente la zone de convergence des Fils à tresser 17. La référence 18 représente un fil axial, la référence 19 représentant un guide-fil axial.
  • Le rapport de la vitesse de déplacement des fuseaux par rapport à celle de déplacement du mandrin définit l'angle de tressage. Le rapport du nombre de bobines par rapport au nombre de croisements définit, lui, le type de motif de tressage réalisé. L'adjonction de bobines fixes permet d'obtenir des tresses triaxiales. Si les fuseaux ne font pas des tours complets mais font demi-tour après une certaine distance, on obtient des tresses plates. Les fuseaux comportent des systèmes de tension uniforme, permettant la mise en tension ou la compensation des Fils (la distance d'un fuseau à la zone de convergence sur la tresse n'étant pas constante), pour obtenir des tresses de motifs uniformes et de compacité voulue. Comme indiqué précédemment, l'épaisseur d'une couche (tresse biaxiale) est égale à deux fois l'épaisseur d'un Fil. Pour obtenir une pièce tubulaire épaisse, on peut, de manière classique, arrêter le déplacement du mandrin lorsque l'on a tressé la longueur désirée, couper les Fils et réaliser un deuxième passage, puis renouveler l'opération jusqu'à atteindre l'épaisseur voulue.
  • Il existe deux types de tresseuses 3D. Le premier type est dit rectangulaire, avec un mouvement alterné suivant deux directions, et permettant l'obtention de tresses « cartésiennes ». Le deuxième type est circulaire, avec un mouvement alterné dans les sens radial et circulaire, conduisant à des tresses « polaires ». L'obtention de profilés de différentes formes de section transversale est possible par un positionnement prédéterminé des fuseaux sur la machine à l'état initial. Des profilés creux sont obtenus par tressage polaire, des profilés massifs par tressage cartésien. On peut se référer à ce sujet à l'article N 2511 des Techniques de l'Ingénieur, déjà cité, et à « Handbook of Composites » par G. Lubin et al., Springer, 1998.
  • Les matériaux composites structuraux sont constitués de renforts fibreux, tels que les tresses, et d'une matrice, qui est la matière entre les fibres (et donne la cohésion au matériau). Ils sont caractérisés par différents types de matrices :
    • matrices organiques : thermoplastiques ou thermodurcissables,
    • matrices métalliques,
    • matrices minérales ou céramiques (verre, carbone, carbure de silicium, ...).
  • Il n'existe pas de structures tressées tubulaires fermées, sur une ou deux extrémités. De par le principe même du tressage 2D et 3D (voir la figure 3), les tresses ne peuvent pas être fermées puisque le démarrage et la fin de l'opération débutent et finissent avec des Fils parallèles (en faisceau), soit tenus ensemble au point de formation (démarrage du tressage), soit aboutissant aux bobines (fin du tressage). Le tressage commence et finit sur des diamètres compris entre deux valeurs liées aux angles de tressage. Il n'existe pas non plus, dans la littérature technique ou de brevets, de description de réalisation de structures dont le corps principal soit une tresse et permettant, en continuité sur l'ensemble des Fils, d'obtenir des formes de plus faible diamètre que celui minimum ou permettant la fermeture de celle-ci. On pourra consulter à ce propos l'article « A Comparison of Helical Filament Winding and 2D Braiding of Fiber Reinforced Polymeric Components » par M. Munro et al., Material and Manufacturing Processes, vol. 10, n°1, pages 37 à 46, 1995. Les solutions existantes pour fermer des structures à base de tresses, en particulier nécessaires pour des applications réservoirs sou pression, intègrent des inserts métalliques aux extrémités.
  • Le brevet US 7 204 903 décrit, de manière très sommaire, une solution originale. Le tressage est mené sur un liner de forme cylindrique au centre et hémisphérique (dômes) aux extrémités. L'un au moins des dômes possède un insert à son extrémité (pôle). Le tressage est mené de manière classique sur la partie cylindrique et, sur la partie hémisphérique, jusqu'à l'insert. L'innovation réside dans le fait qu'à ce moment, au lieu de repartir dans la direction opposée, pour réaliser une deuxième couche, le tressage est arrêté et les bobines tournent (d'environ 180°), pour moitié dans un sens, l'autre moitié dans l'autre sens, ce qui place les bobines à l'opposé de leur emplacement initial. Le tressage reprend alors (couche suivante), suivant la direction inverse de la précédente. L'avantage cité, par rapport au tressage classique, est d'éviter, lors de la transition du tressage d'une couche à l'autre, de devoir couper les Fils, ou, lorsqu'ils possèdent une souplesse suffisante, de les courber et les replier. Le mode de fabrication employé conduit, lors de la rotation de 180°, en partie hémisphérique, à une couche sur deux qui correspond à des placements de Fils sans liaison entre eux (équivalent à de l'enroulement filamentaire) et à une épaisseur importante au niveau de l'insert (les Fils se recouvrent contre celui-ci). Il est à noter qu'aucune valeur ou précision n'est donnée sur le tressage en lui-même, sur les diamètres du cylindre ou de l'insert, que ce soit dans le descriptif de l'invention ou les exemples (la seule valeur numérique est celle de l'angle de la rotation entre deux tressages). L'enseignement de ce brevet ne résout pas la fermeture à une extrémité mais seulement l'intégration d'un insert. Par ailleurs, l'invention ne donne pas non plus de solution pour le problème des faibles diamètres.
  • Le document US 2008/0264551 décrit la fabrication de réservoirs composites (cylindre et fonds hémisphériques) à base de Fils secs (non imprégnés de résine) pour le stockage de gaz basse ou haute pression. L'invention réside dans ce que le liner interne sert de moule lors de l'injection de la résine et aussi de système de chauffage ou de refroidissement lors de la polymérisation. Le tressage est réalisé par combinaison de tressage bi-axial ou tri-axial, sur les faces des dômes, en rabattant et en déformant la tresse bi-axiale et en scellant les extrémités des Fils par un moyen tel que le collage. Cette méthode permet, d'après les auteurs, un bon contrôle de l'épaisseur et du contour. Ce système utilise des tresses classiques et ne permet pas d'avoir une continuité des Fils sur les dômes, puisque leurs extrémités sont collées, ni de fermeture à base de Fils.
  • Le document WO-A-89/05724 décrit la réalisation d'une bouteille en matériau composite, de prix modéré, pour le stockage de gaz haute pression. Les extrémités des bouteilles comportent deux embouts reliés entre eux par une tige centrale, l'un des deux servant d'introduction ou de soutirage du gaz. Le corps de la bouteille est constitué de tresses coaxiales avec une matrice en résine. Les embouts peuvent être de forme tronconique ou hémisphérique, en métal ou en plastique. Ce document ne décrit pas la technique de tressage, il semble que les tresses employées soient de type standard. Cette invention ne permet pas non plus de réaliser des tresses fermées puisque les extrémités sont constituées d'inserts aux extrémités.
  • Le document EP-A-0 487 374 présente un réservoir de stockage de gaz sous pression constitué de Fils placés par enroulement filamentaire et/ou d'une tresse. Le réservoir est de forme cylindrique avec des fonds. Il n'y a pas d'information sur la tresse employée autre que le fait qu'elle sert comme renfort longitudinal, donc, a priori, sur la partie cylindrique. Il n'y a pas de description de fermeture par un Fil continu.
  • Le brevet US 3 765 557 présente un moyen d'élaboration d'un réservoir sous pression qui est réalisé par enroulement filamentaire où le fil standard est remplacé par un fil tressé. Ce brevet n'est donc pas relatif à la technique de tressage et conduit à des structures très différentes. Il est par ailleurs classique de pouvoir obtenir, par enroulement filamentaire, une extrémité fermée, néanmoins avec une surépaisseur.
  • Le brevet US 5 070 914 décrit une nouvelle architecture tissée et son moyen de fabrication. La technique repose sur du tissage, avec des fils partant de manière radiale et de fils circonférentiels tissés, décrivant une spirale. Ces structures sont basées sur un cheminement de fils sous forme de spirale et ne présentent pas de symétrie cylindrique ou axiale, contrairement à l'invention qui fera l'objet des revendications annexées.
  • Le document US 2007/119 295 A1 divulgue un procédé de fabrication d'une architecture fibreuse tubulaire, le procédé comprenant les étapes suivantes consistant à :
    1. a) réaliser des couples de bobines à partir de fils, chaque couple de bobines étant réalisé en bobinant une première partie d'un fil, à partir d'une première extrémité du fil, sur une première bobine du couple et en bobinant une deuxième partie du fil, à partir de la deuxième extrémité du fil, sur la deuxième bobine du couple,
    2. b) placer les couples de bobine sur les fuseaux d'un métier en les disposant en fonction d'une Structure Primaire désirée,
    3. c) confectionner la Structure Primaire sur le métier de l'étape b), cette Structure Primaire correspondant au fond de l'architecture fibreuse,
    4. d) mettre en place sur un métier un support conforme à la partie tubulaire de l'architecture fibreuse pour supporter, positionner et maintenir lesdits fils lors de leur entrecroisement à l'étape suivante,
    5. e) réaliser, à l'aide desdits fils et du métier de l'étape d), la partie tubulaire de l'architecture fibreuse sur le support.
  • Le document US 3 586 058 A divulgue une architecture fibreuse tubulaire possédant une partie tubulaire fermée à au moins l'une de ses extrémités ou fond, dans laquelle : la partie tubulaire est constituée d'une architecture dont chaque mèche est issue de manière continue du fond. Chaque mèche issue du fond se retrouve de manière continue, par chacune de ses extrémités, dans la partie tubulaire. Les mèches de la partie tubulaire s'entrecroisent suivant un mode de tressage.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • Les formes que l'on peut obtenir avec les tressages sont des formes pleines (câbles, torons), des tresses plates et des formes tubulaires, de sections variées et variables sur la même pièce (par exemple conduits d'air pour avions). Pour les tresses tubulaires, il y a une limitation technique qui ne permet pas, aux extrémités des tresses, soit de les fermer soit de réaliser, une réduction de section importante. L'objet de la présente invention est de remédier à cette limitation, en permettant une continuité de l'architecture fibreuse, en gardant les mêmes Fils de renfort entre la partie fermée, ou fond, et le corps, ou partie tubulaire, de la pièce. L'invention a pour objet à la fois un nouveau type d'architecture fibreuse tubulaire (ou de forme creuse) fermée en une extrémité, au moins, et aussi son procédé ou méthode de fabrication.
  • L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication d'une architecture fibreuse tubulaire, fermée complétement ou partiellement à l'une de ses extrémités, le procédé comprenant les étapes suivantes consistant à :
    1. a) réaliser des couples de bobines à partir de fils, de mèches, de rubans ou de faisceaux de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fils, chaque couple de bobines étant réalisé en bobinant une première partie d'un Fil, à partir d'une première extrémité du Fil, sur une première bobine du couple et en bobinant une deuxième partie du Fil, à partir de la deuxième extrémité du Fil, sur la deuxième bobine du couple,
    2. b) placer les couples de bobines sur les fuseaux d'un métier en les disposant en fonction d'une Structure Primaire désirée,
    3. c) confectionner la Structure Primaire sur le métier de l'étape b), cette Structure Primaire correspondant au fond de l'architecture fibreuse,
    4. d) mettre en place sur un métier un support conforme à la partie tubulaire de l'architecture fibreuse pour supporter, positionner et maintenir lesdits Fils lors de leur entrecroisement à l'étape suivante,
    5. e) réaliser, à l'aide desdits Fils et du métier de l'étape d), la partie tubulaire de l'architecture fibreuse sur le support de sorte que la jonction entre le fond et le reste de la partie tubulaire présente une continuité de l'ensemble des Fils et une transition de géométrie continue entre l'architecture du fond et celle du reste de la partie tubulaire.
  • Selon un mode de mise en oeuvre, les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a), de façon que la Structure Primaire obtenue soit rayonnante.
  • Selon un autre mode de mise en oeuvre, les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a), de façon que la Structure Primaire obtenue soit du type bi-axial.
  • Selon un autre mode de mise en oeuvre, les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a) sur les fuseaux et dans le cantre du métier, de façon que la Structure Primaire obtenue soit du type triaxial.
  • Les Fils des bobines, dans l'étape d), peuvent être supportés, positionnés et maintenus, de façon à obtenir une architecture tubulaire bi-axiale. Ils peuvent être aussi supportés, positionnés et maintenus, de façon à obtenir une architecture tubulaire triaxiale.
  • Le métier de l'étape d) peut être le métier de l'étape b).
  • La Structure Primaire peut être réalisée selon une technique choisie parmi le tissage, le tressage, le nappage et le placement de Fils. Elle peut être une texture multicouche, multidimentionnelle ou multidirectionnelle, dont les Fils qui en sont issus servent à réaliser la partie tubulaire qui est alors multicouche.
  • La partie tubulaire de l'architecture fibreuse peut être réalisée, sur le support, selon une technique choisie parmi le tissage, le tressage, le nappage et le placement de fils. Elle peut aussi être réalisée, sur le support, selon des modes de textures multicouches, multidimensionnelles ou multidirectionnelles.
  • Le métier de l'étape d) peut être choisi parmi un métier à tisser, un métier à tresser, un métier à napper et un métier à placement de fils.
  • Le procédé peut comporter une étape supplémentaire g) au cours de laquelle la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est prolongée sur une extrémité du support pour constituer un deuxième fond de l'architecture fibreuse. L'étape supplémentaire g) peut être ménée jusqu'à obtenir un deuxième fond fermé par tressage, tissage, nappage ou placement de fils.
  • Eventuellement, lors de l'étape c), la confection de la Structure Primaire est réalisée en incorporant dans le Structure Primaire au moins un insert ou au moins un embout.
  • Eventuellement, lors de l'étape e), la réalisation de la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est effectuée en incorporant dans la partie tubulaire au moins un insert ou au moins un embout.
  • L'invention a aussi pour objet une architecture fibreuse tubulaire possédant une partie tubulaire fermée complétement ou partiellement à au moins l'une de ses extrémités ou fond, dans laquelle :
    • la partie tubulaire est constituée d'une architecture dont chaque fil, mèche, ruban ou faisceau de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fil, est issu de manière continue du fond,
    • chaque Fil issu du fond se retrouve de manière continue, par chacune de ses extrémités, dans la partie tubulaire,
    • la jonction entre le fond et le reste de la partie tubulaire présente une continuité de l'ensemble des Fils et une transition de géométrie continue entre l'architecture du fond et celle du reste de la partie tubulaire,
    • les Fils de la partie tubulaire s'entrecroisent, de préférence suivant un mode de tressage ou de tissage.
  • Le fond peut être constitué d'une structure obtenue par superposition de nappe, de tissu bidirectionnel, de tissu tridirectionnel, de tissu multicouche ou multidirectionnel.
  • La partie tubulaire peut être constituée par superposition de nappe, de tissu tridirectionnel, de tissu multicouche ou multidirectionnel.
  • Eventuellement, au moins un insert ou embout est incorporé dans un moins un fond.
  • Eventuellement, au moins un insert ou embout est incorporé dans la partie tubulaire.
  • Les Fils peuvent être constitués de fibres organiques, métalliques, minérales ou céramiques.
  • L'invention a encore pour objet un matériau composite constitué de l'architecture fibreuse décrite ci-dessus, noyée dans une matrice organique, métallique ou minérale.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés par lesquels :
    • la figure 1, déjà décrite, est une représentation d'une tresse biaxiale constituée d'un premier groupe de Fils et d'un deuxième groupe de Fils qui s'entrecroisent,
    • la figure 2, déjà décrite, est une représentation d'une tresse triaxiale constituée d'un premier groupe de Fils, d'un deuxième groupe de Fils et d'un troisième groupe de Fils qui s'entrecroisent,
    • la figure 3, déjà décrite, représente le schéma de principe d'une machine à tresser circulaire,
    • la figure 4, déjà décrite, montre les chemins ondulant que suivent des fuseaux en périphérie d'une table circulaire d'une machine à tresser,
    • la figure 5 illustre une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention,
    • la figure 6 est un schéma de principe de réalisation d'une architecture fibreuse fermée selon l'invention, avec chaque fil qui en est issu enroulé sur deux bobines,
    • la figure 7 illustre un premier ensemble de groupes de Fils d'une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention,
    • la figure 8 illustre un deuxième ensemble de groupes de Fils d'une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention,
    • la figure 9 illustre un troisième ensemble de groupes de Fils d'une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention,
    • la figure 10 illustre un quatrième ensemble de groupes de Fils d'une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention.
    EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
  • Le principe de l'invention, pour la fabrication d'une architecture fibreuse tubulaire fermée à l'une de ses extrémités consiste à réaliser les opérations suivantes :
    • réaliser et relier des couples de bobines à partir de Fils (fils, mèches, rubans ou faisceaux de fils),
    • placer les bobines sur les fuseaux d'un métier en les disposant suivant la géomètrie voulue,
    • confectionner une structure fibreuse appelée « Structure Primaire » qui constituera le fond (ou fermeture) de l'architecture fibreuse,
    • intégrer un support (liner ou mandrin), conforme à la pièce à réaliser, venant supporter, positionner et maintenir les Fils lors de leurs entrecroisements,
    • réaliser, à l'aide desdits Fils et du métier, l'architecture textile qui vient revêtir le support,
    • répéter ces étapes jusqu'à ce que l'ensemble des architectures atteigne le dimensionnement souhaité.
  • La figure 5 illustre une structure primaire 30 avec pour chaque fil 31 la constituant, les extrémités enroulées sur deux bobines 32. La structure primaire 30 constitue un fond pour la structure tubulaire à obtenir.
  • La structure primaire 30 constituant le fond de la structure tubulaire est disposée sur une extrémité d'un mandrin de tressage tubulaire 34 monté sur un plateau de tressage 35. Le tressage est poursuivi de manière à revêtir le mandrin 34. Ceci est illustré par la figure 6 qui est un schéma de principe de la réalisation du tressage de la structure tubulaire à obtenir, à partir de Fils issus de la Structure Primaire constituant le fond.
  • La conception de la structure primaire nécessite que la partie réalisée ait le nombre de Fils (ou paire de bobines) correspondant à celui voulu pour la forme tubulaire (déterminable à partir des caractéristiques de la pièce que l'on veut réaliser). On peut se référer à ce sujet à l'article de M. Munro et al. cité plus haut.
  • Il y a deux modes de réalisation possibles : un mode direct et un mode indirect.
  • Selon le mode direct, on réalise d'abord des paires de bobines avec un fil unique (pour chaque paire). Les bobines ainsi réalisées sont placées sur les fuseaux de la machine de tressage avec entrecroisement des Fils ou sans entrecroisement dans le cas d'un simple nappage, pour réaliser la structure primaire. Ce dernier cas est illustré par la figure 7 qui montre un premier groupe de Fils parallèles 41 dont les extrémités de chaque Fil sont enroulées sur des bobines 42, un deuxième groupe de Fils parallèles 43 et un troisième groupe de Fils parallèles 44, les groupes de Fils étant disposés les uns sur les autres sans entrecroisement. Le mandrin est ensuite positionné sur la machine et l'une de ses extrémités est recouverte du fond de la structure tubulaire ainsi obtenu. Puis, le tressage peut continuer de manière classique.
  • Selon le mode indirect, on réalise d'abord la structure primaire avec des Fils dont chacun est enroulé, à chacune de ses extrémités, à une bobine. On met en place, sur la machine de tressage, la structure primaire obtenue, le mandrin et les bobines sur les fuseaux. Puis le tressage peut être réalisé de manière classique.
  • La structure primaire constitutive du fond peut également être réalisée directement sur la forme ou liner à revêtir, en particulier si la forme s'éloigne d'une forme plate et est fortement bombée (hémisphérique par exemple).
  • La structure primaire peut être réalisée par différentes techniques. A titre d'exemple, on peut citer les trois techniques suivantes.
  • Selon une première technique, les Fils sont simplement placés suivant trois directions différentes (voir la figure 7). Cette technique procure une très bonne conformabilité et est simple à mettre en oeuvre.
  • Selon une deuxième technique, les Fils sont placés en entrelacement triaxial. La figure 8 illustre cette disposition. On y voit un premier groupe de Fils parallèles 51 disposé selon une première direction, et dont les extrémités de chaque Fil sont enroulées sur des bobines 52, un deuxième groupe de Fils parallèles 53 disposé selon une deuxième direction et un troisième groupe de Fils parallèles 54 disposé selon une troisième direction. Cette technique permet de garder une homogénéité de la structure.
  • Une troisième technique consiste en un tissage classique tel qu'illustré sur la figure 9. On y voit un premier groupe de Fils parallèles 61 disposé selon une première direction, et dont les extrémités de chaque Fil sont enroulées sur des bobines 62, et un deuxième groupe de Fils parallèles 63 disposé selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction.
  • Ces solutions présentent l'avantage de permettre une épaisseur et un taux de fibres similaires à ceux de la tresse tubulaire qui vient en continuité avec la structure primaire ou fond.
  • Plusieurs couches, éventuellement de structures différentes, peuvent être empilées à la fois, pour constituer la structure primaire. Le tressage réalisé pour la partie tubulaire peut être 2D (biaxial ou triaxial) ou 3D.
  • Pour obtenir des structures épaisses fermées, on peut réaliser un empilement de couches (fond et partie cylindrique) en ajoutant à chaque fois une couche avec la technique décrite précédemment, comme cela est fait classiquement pour les tresses de type 2D.
  • Au lieu de réaliser une structure primaire complètement fermée, il est possible de réaliser une fermeture seulement partielle ou avec réduction de section importante. Celle-ci peut intégrer un embout ou insert. C'est ce que montre la figure 10 où l'on voit une structure primaire sur liner avec un insert 70, seules deux bobines 72 issues du même Fil 71 étant représentées. La structure primaire comprend trois groupes de Fils disposés selon des directions différentes : un premier groupe de Fils parallèles 71, un deuxième groupe de Fils parallèles 73 et un troisième groupe de Fils parallèles 74.
  • Il est possible de réaliser une fermeture totale ou partielle, à l'autre extrémité, en arrêtant le tressage de la partie cylindrique lorsque la longueur souhaitée a été réalisée, en inversant la position d'une rotation de 180° (suivant la direction de tressage) de la pièce à tresser et en déplaçant les bobines par rapport à trois axes de symétrie.
  • L'ensemble du principe d'invention peut être appliqué aux autres techniques qui mettent en oeuvre des Fils continus telles que le placement de fibres, le nappage de fibres ou le tissage de fibres. De la mâme manière que précédemment, on peut réaliser les étapes suivantes :
    • fabrication, par une première technique, d'une première architecture, intégrant des Fils liés à des bobines, chacun des Fils étant lié, à chacune de ses extrémités, à une bobine,
    • fabrication d'une architecture contiguë, en employant une deuxième technique, avec utilisation des bobines précédentes.
  • Cela permet de réaliser des pièces entremêlant des architectures de différents types, en continuité.
  • Les structures obtenues, qu'elles soient obtenues par tressage ou par les techniques décrites précédemment, peuvent être densifiées par les différentes voies de manière classique comme indiqué ci-dessus.
  • A titre d'exemple de réalisation, on peut citer la réalisation d'éprouvettes SiC/SiC fermées à une extrémité, pour application tube composite haute température.
  • On réalise d'abord (première étape) la structure primaire du fond ou fermeture (première couche). Pour cela douze bobines de fibres Tyranno SA3 1600 filaments (diamètres 7 µm) sont dévidées et rembobinées sur douze autres bobines afin de disposer de douze paires de bobines avec une longueur de fil entre les deux bobines d'environ 1 m. Une structure triaxiale est réalisée avec douze paires de bobines réparties de manière équilibrée (suivant les orientations 0°, +120°, -120°).
  • On réalise ensuite (deuxième étape) le reste de la tresse (première couche). Le fond et les bobines sont amenés sur la tresseuse. Les bobines sont mises en place sur les fuseaux, chaque bobine liée à une autre étant placée en respectant la géomètrie initiale de la structure triaxiale (voir la figure 8), et le fond est mis en place sur le fond d'un mandrin en graphite de 7,0 mm de diamètre extérieur et 12 cm de hauteur, à fond hémisphérique. Le tressage est réalisé avec un tressage bi-axial de 45° sur la longueur du liner, puis les Fils sont coupés.
  • On procède ensuite (troisième étape) à la réalisation de trois autres couches. Une deuxième structure primaire, en reprenant la première étape, est réalisée puis est placée, comme décrit dans la deuxième étape, sur la tresse fabriquée. Le tressage est réalisé de la même manière qu'à la deuxième étape. Les deux autres autres couches sont réalisées de la même manière.
  • La quatrième étape a pour objet de densifier les tresses par du carbure de silicium. Les tresses sont densifiées de manière relativement classique. La pièce est placée dans un four de CVI (infiltration chimique en phase vapeur) pour subir le dépôt d'une interphase en carbone d'environ 0,2 µm d'épaisseur (conditions de dépôt : T = 1000°C, P = 5 kPa, précurseur : propane, temps de séjour = 3s, durée d'introduction du propane = 5 minutes 30 s) puis un dépôt de SiC (T = 950°C, P = 2 kPa, précurseur : méthyltrichlorosilane à 25% dans l'hydrogène, temps de séjour = 1 s, durée d'infiltration : 60 h). Le mandrin en graphite est ensuite éliminé. La densité du composite SiC/SiC obtenu est de 2,5.

Claims (24)

  1. Procédé de fabrication d'une architecture fibreuse tubulaire, le procédé comprenant les étapes suivantes consistant à :
    a) réaliser des couples de bobines (32, 42, 52, 62, 72) à partir de fils, de mèches, de rubans ou de faisceaux de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fils, chaque couple de bobines étant réalisé en bobinant une première partie d'un Fil (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74), à partir d'une première extrémité du Fil (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74), sur une première bobine (32, 42, 52, 62, 72) du couple et en bobinant une deuxième partie du Fil (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74), à partir de la deuxième extrémité du Fil (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74), sur la deuxième bobine (32, 42, 52, 62, 72) du couple,
    b) placer les couples de bobines (32, 42, 52, 62, 72) sur les fuseaux d'un métier en les disposant en fonction d'une Structure Primaire (30) désirée,
    c) confectionner la Structure Primaire (30) sur le métier de l'étape b), cette Structure Primaire (30) correspondant au fond de l'architecture fibreuse,
    d) mettre en place sur un métier un support (34) conforme à la partie tubulaire de l'architecture fibreuse pour supporter, positionner et maintenir lesdits Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) lors de leur entrecroisement à l'étape suivante,
    e) réaliser, à l'aide desdits Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) et du métier de l'étape d), la partie tubulaire de l'architecture fibreuse sur le support (34), caractérisé en ce que l'architecture fibreuse tubulaire est fermée complètement ou partiellement à l'une de ses extrémités de sorte que la jonction entre le fond et le reste de la partie tubulaire présente une continuité de l'ensemble des Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) et une transition de géométrie continue entre l'architecture du fond et celle du reste de la partie tubulaire.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les couples de bobines (32, 42, 52, 62, 72) sont disposés, dans l'étape a), de façon que la Structure Primaire (30) obtenue soit rayonnante.
  3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les couples de bobines (32, 42, 52, 62, 72) sont disposés, dans l'étape a), de façon que la Structure Primaire (30) obtenue soit du type bi-axial.
  4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les couples de bobines (32, 42, 52, 62, 72) sont disposés, dans l'étape a) sur les fuseaux et dans le cantre du métier, de façon que la Structure Primaire (30) obtenue soit du type triaxial.
  5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, les Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) des bobines (32, 42, 52, 62, 72) sont, dans l'étape d), supportés, positionnés et maintenus, de façon à obtenir une architecture tubulaire bi-axiale.
  6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, les Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74), des bobines (32, 42, 52, 62, 72) sont, dans l'étape d), supportés, positionnés et maintenus, de façon à obtenir une architecture tubulaire triaxiale.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le métier de l'étape d) est le métier de l'étape b).
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la Structure Primaire (30) est réalisée selon une technique choisie parmi le tissage, le tressage, le nappage et le placement de Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74).
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et 8, dans lequel la Structure Primaire (30) est une texture multicouche, multidimentionnelle ou multidirectionnelle, dont les Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) qui en sont issus servent à réaliser la partie tubulaire qui est alors multicouche.
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est réalisée, sur le support (34), selon une technique choisie parmi le tissage, le tressage, le nappage et le placement de Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74).
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est réalisée, sur le support (34), selon des modes de textures multicouches, multidimensionnelles ou multidirectionnelles.
  12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le métier de l'étape d) est choisi parmi un métier à tisser, un métier à tresser, un métier à napper et un métier à placement de fils.
  13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, comportant une étape supplémentaire g) au cours de laquelle la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est prolongée sur une extrémité du support (34) pour constituer un deuxième fond de l'architecture fibreuse.
  14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l'étape supplémentaire g) est ménée jusqu'à obtenir un deuxième fond fermé par tressage, tissage, nappage ou placement de Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74).
  15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, lors de l'étape c), la confection de la Structure Primaire (30) est réalisée en incorporant dans le Structure Primaire (30) au moins un insert (70) ou au moins un embout.
  16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel, lors de l'étape e), la réalisation de la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est effectuée en incorporant dans la partie tubulaire au moins un insert ou au moins un embout.
  17. Architecture fibreuse tubulaire possédant une partie tubulaire fermée complètement ou partiellement à au moins l'une de ses extrémités ou fond, dans laquelle :
    - la partie tubulaire est constituée d'une architecture dont chaque fil, mèche, ruban ou faisceau de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fil (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74), est issu de manière continue du fond,
    - chaque Fil (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) issu du fond se retrouve de manière continue, par chacune de ses extrémités, dans la partie tubulaire,
    - les Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) de la partie tubulaire s'entrecroisent, caractérisée en ce que
    - la jonction entre le fond et le reste de la partie tubulaire présente une continuité de l'ensemble des Fils (31) et une transition de géométrie continue entre l'architecture du fond et celle du reste de la partie tubulaire.
  18. Architecture selon la revendication 17, dans laquelle le fond est constitué d'une structure obtenue par superposition de nappe, de tissu bidirectionnel, de tissu tridirectionnel, de tissu multicouche ou multidirectionnel.
  19. Architecture selon la revendication 17, dans laquelle la partie tubulaire est constituée par superposition de nappe, de tissu tridirectionnel, de tissu multicouche ou multidirectionnel.
  20. Architecture selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, dans laquelle au moins un insert (70) ou embout est incorporé dans un moins un fond.
  21. Architecture selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, dans laquelle au moins un insert ou embout est incorporé dans la partie tubulaire.
  22. Architecture selon l'une quelconque des revendications 17 à 21, dans laquelle les Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) sont constitués de fibres organiques, métalliques, minérales ou céramiques.
  23. Architecture selon l'une quelconque des revendications 17 à 22, dans laquelle les Fils (31, 41, 43, 44, 51, 53, 54, 61, 63, 71, 73, 74) de la partie tubulaire s'entrecroisent suivant un mode de tressage ou de tissage.
  24. Matériau composite constitué de l'architecture fibreuse selon l'une quelconque des revendications 17 à 23, noyée dans une matrice organique, métallique ou minérale.
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