EP2897784A2 - Procede de fabrication de pieces composites, installation de fabrication mettant en oeuvre un tel procede - Google Patents

Procede de fabrication de pieces composites, installation de fabrication mettant en oeuvre un tel procede

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EP2897784A2
EP2897784A2 EP13779249.5A EP13779249A EP2897784A2 EP 2897784 A2 EP2897784 A2 EP 2897784A2 EP 13779249 A EP13779249 A EP 13779249A EP 2897784 A2 EP2897784 A2 EP 2897784A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mandrel
preform
sheet
weaving
revolution
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13779249.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bertrand Desjoyeaux
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.)
Safran Nacelles SAS
Original Assignee
Aircelle SA
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 Aircelle SA filed Critical Aircelle SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29B11/00—Making preforms
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing composite parts. It also relates to a manufacturing facility implementing such a method, and composite parts thus manufactured. It finds application in the field of aeronautical construction, particularly in the field of jet engine nacelles and more particularly in the field of revolution or circumferential structures of nacelles such as air intake lips or frames of inverter structures. of aircraft nacelles.
  • a workpiece has a preform in a woven or braided piece that is shaped to the shape of the desired workpiece. Then, the preform is impregnated with a polymerizable resin to obtain the final piece.
  • the decadration consists of changing the angles between the warp and the weft initially by 90 ° at angles between 35 ° and 125 °), which is typically obtained when stretching a fabric in at least one direction not parallel to a direction of fibers of said fabric. It is then not possible to cover complex shapes such as non-developable surfaces of composite parts used in aeronautics such as an air inlet lip, a nacelle front frame, a "C” profile stiffener, a radial partition in "C”, etc .. all forms of axisymmetric parts or similar to axisymmetric parts.
  • a toric core including in its surfaces the shape of the part, and realize a tubular braid directly around this core.
  • the axis of the tubular braid being substantially at every point of the part perpendicular to the toric section of the piece.
  • This technique allows, if the toric section of the piece is convex, to obtain a preform perfectly matching the surface of the piece.
  • this process is relatively slow in implementation and the management of fiber orientations is limited.
  • the solution proposed by the present invention consists in obtaining the preform according to the weaving contour principle, and with a particular mandrel definition which is different from the final piece to be draped.
  • the present invention therefore aims at providing a technique for weaving or braiding a textile so as to continuously cover a surface of revol ution, or substantially of revolution, leq uel textile is ens ite drapable, without cutting on said surface of revolution.
  • part of revolution or circumferential piece By part of revolution or circumferential piece is meant an axisymmetrical part extending over 360 ° or over an angular sector of less than 360 °, whose section, by cutting the part along a plane parallel to the axis of revolution present with at least one line perpendicular to the axis of revolution at least 2 points of intersection.
  • a toric piece for example, responds to this definition.
  • the toric section of a part according to the invention can be open or closed regularly or irregularly.
  • the "inflexion point” means a point of a generatrix of a preform or mandrel on which the weaving or braiding of the preform is wound, presenting a tangent traversing from side to side the generator or two half-tangents placed on either side of the generator.
  • the present invention relates to a method of manufacturing composite material parts with preforms obtained by weaving contour of the kind consisting of winding at least one piece of sheet weaving or braiding around a mandrel under a given tension field .
  • the method of the invention consists of:
  • the first phase also comprises at least from a determined geometry of the preform to be manufactured:
  • a step of defining an architecture of the sheet of the preform to be manufactured the section of which comprises at least one end line separating at least two parts of the preform;
  • the non-woven final surface is transformed with a conventional weaving means into a wearable surface with a conventional loom on mandrels of particular shapes.
  • the weaving can thus be fast because a loom has good productivity.
  • the mandrel has a particular shape in direct relation to the final shape of the piece to be draped.
  • the winding mandrel of the weaving according to the invention with the point of inflection allows the use of a conventional loom, and to obtain a fabric from one side to the other of the point of inflection. This makes it possible to obtain a continuous fabric on the final piece.
  • the resulting fabric has a specific shape, which is adapted to drape without stretching on the shape of the piece.
  • the orientations of the fibers on the final part are thus controlled.
  • the profile of the mandrel does not contain a tangent normal to the axis, which would make it very difficult to weave on such a shape, this being obtained by the axial homothety associated with the linear expansion of the surface.
  • the fibers of the fabric are then distributed in circumferential fibers (typically warp threads) and transverse or radial fibers (typically weft threads), these circumferential and radial fibers being perpendicular to each other.
  • circumferential fibers typically warp threads
  • transverse or radial fibers typically weft threads
  • the solution of the method of the invention therefore uses a textile architecture associated with a type of shape, and the process making it possible to obtain it.
  • the textile architecture is a woven or braided textile, covering in a single coupon, a geometric shape whose envelope surface comprises, in at least one plane perpendicular to the axis of revolution or comparable to an axis of revolution, at least two generators circumferential, such as a shape "C", or torus. Associated with this feature of the surface, there is therefore also on the surface at least one generator whose all points of the generator are, compared to their neighbors at an abscissa extrema along the axis of revolution of construction of the surface, this generator constituting a line of cusp profile profile.
  • the solution of the method of the invention makes it possible to cover the surface of such parts by textile weaving in one piece, without distortion or stretching of the preform.
  • the characteristics of fiber densities and fiber orientations are mastered and thus impart to the workpiece an excellent and optimized structural strength that other conventional 2D fabric draping methods or 2D braids that require stretching to match non-developable form of such parts.
  • the solution of the method of the invention is based on a modeling process giving the links between the final surface to be draped, and the definition of the weaving winding mandrels, and the weaving that will be obtained on the piece according to the wound fabric. on mandrel during weaving.
  • the method of the invention is such that the first phase comprises at least some of the following steps:
  • the transverse fibers have a defined angle with respect to the circumferential fibers, which is not necessarily at 90 ° of angle and in that one generates on the whole of the surface of the piece, gradually, quadrilaterals retaining sides of the same ratio between long (circumferential) and cross (radial) direction.
  • the invention also relates to an installation for manufacturing composite parts implementing the method of the invention.
  • the installation essentially comprises:
  • the invention also relates to parts of revolution of which at least one layer has been obtained using the method of the invention by means of the manufacturing facility of the invention.
  • FIG. 1 shows part of a part realizable by means of the method of the invention
  • Figures 2a to 2c show a plurality of sections of parts that can be made using the method of the invention
  • FIGS. 3a to 3h show other examples of section shapes that can be made using the method of the invention
  • Figures 4a and 4b show two fabric architectures during the step of winding a fabric on a mandrel in a preform manufacturing facility according to the invention
  • Figures 5a to 5e show subsequent steps performed in a preform manufacturing facility according to the invention
  • Figures 6 and 7 show the steps of modeling a preform to obtain ir and transformation to deduce the shape of the associated mandrel in a first embodiment of the method of the invention
  • FIGS. 8a, 8b, 9 to 10 represent the modeling steps of a preform to be obtained and of transformation to deduce the form of the associated mandrel in a second embodiment of the method of the invention.
  • Figures 1 1 and 12 show the modeling steps of a preform to obtain and transformation to deduce the shape of the associated mandrel in a third embodiment of the method of the invention.
  • FIG. 1 there is shown a part of a composite material part made using the method of the invention.
  • a piece 1 has a symmetry of revolution about the axis A.
  • Its inner portion 3 comprises two lateral wings joined by a connecting portion 2, a line represents the cusp of its radial section. For a coordinate counted along the axis of revolution A of part 1, no point in the section of the part extends beyond the line marked on part 2.
  • FIG. 2a there is shown a half schematic view of the section of each piece of revolution about its axis of revolution A, which has been shown as an embodiment.
  • FIG. 2a there is shown such a section of a hollow or "C" shaped piece 6 of revolution around the axis A and that has two connected wings that contact a radial tangent line 4a in FIG. a point 5 of cusp of the section.
  • the "C" hollow part 7 has a larger contact zone 8 with the radial tangent line 4b.
  • the composite part has a closed section 9. It is made from two "C" hollow parts 10 and 11. Each hollow part 10 or 11 has at least one cusp or contact area 5c or 5d along a line of greater distance respectively 4c and 4d, each line 4c or 4d constituting a radial tangent line for the hollow part 10 or 11 corresponding thereto.
  • the homologous edges 12 and 13 of the preforms of these hollow parts 10 and 11 are jointed, edge to edge or as here in recovery.
  • FIG 3a there is shown the section of a composite material part 14, 15 of current section in the form of "S", according to another geometry.
  • the part 14, 15 is composed of two hollow parts C, each similar to the hollow part 6 of Figure 2a or the hollow part 7 of Figure 2b.
  • the "S" shaped section of the piece 14, 15 is therefore composed of two "C” shaped section areas 14 and 15 of opposite concavities and which are connected to the junction point 16.
  • the junction point 16 can be achieved in the two ways described for the connecting bridges 12 or 13 of parts 10 and 11 of the embodiment of Figure 2c.
  • the S-shaped part is finally the concatenation of two C-shapes.
  • the part having an S-shaped section is made using integral fabric preforms which are made with the method of the invention. .
  • FIG. 3b there is shown the open section of a part 17-19 made according to the method of the invention composite material.
  • Room 17-19 is shaped like a "W" in its current section. It is the concatenation of multiple “C” sections, each similar to the hollow part 6 of Figure 2a or the hollow part 7 of Figure 2b. The various "C” sections do not interfere with each other.
  • Each hollow part 17, 18 or 19 is produced according to the method of the invention so that no point of its section exceeds the radial tangent line 4h, 4g or 4f respectively.
  • the hollow parts 17 and 18 are connected to the junction point 16a, the hollow parts 18 and 19 are connected to the junction point 16b, the junction points 16a or 16b being similar to that 16 described in FIG. 3a.
  • FIGS. 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h show closed sections of O-rings made according to the method of the invention. These O-piece sections have two extrema generators.
  • the method of the invention performs in the same way as previously the draping in one piece of the entire toric surface of the piece.
  • the closure of the section is obtained edge to edge or overlap as shown in the figures.
  • Figure 3c which is like Figures 3a to 3h a schematic half view
  • the piece of revolution about the axis A is manufactured with two boundary points 5c on the normal plane 4c and 5d on the normal plane 4d.
  • the two normal planes 4c and 4d are taken with respect to the axis of revolution A of the part thus manufactured.
  • the edges of the sheet of the preform are placed in overlapping of the edges 12a and 12b arranged on the outside (towards the top of FIG. 3c) of the part of revolution which is then obtained by impregnation of the preform.
  • edges 1 2a and 12b are disposed edge to edge within the workpiece, facing the axis of revolution A;
  • the overlap of the edges 12a and 12b is carried out on one side of the piece of revolution, and is on the limit point 5d on the normal plane 4d of the part;
  • edges 12a and 12b are disposed edge to edge on the point 5d limit.
  • the revolution section of the workpiece affects a substantially quadrangular shape and the edges 1 2a and 1 2b are placed edge to edge on a corner of the workpiece to the outside relative to the axis of revolution AT.
  • the manufacturing process of the invention takes place in three distinct phases.
  • a first phase at the same time, the design of the part, the calculation of the geometry of the sheet preform and the calculation of a forming mandrel of a first state of manufacture of the preform are performed.
  • the manufacturing facility of the preform is configured by associating the previously calculated mandrel with the sheet manufacturing device. We realize the sheet that is rolled as it is manufactured on led it chuck.
  • the preform is maintained in this geometrical state on the appropriate tooling and the preform is impregnated with a resin and cured to obtain the desired composite material part.
  • Figures 4a and 4b there is shown a step of the method of the invention during the second phase of its implementation of performing the weaving or braiding of the preform wound on or around the weaving mandrel or braiding.
  • the sheet is a fabric that has, once wound around the mandrel 20, a determined architecture of warp threads 24 and weft threads 23, which are substantially orthogonal and which depends on the preform and / or the workpiece. of revolution that it is desired to produce with the method of the invention.
  • the fabric sheet which is wound on the mandrel 20 is produced in a weaving machine not shown in the drawing and which is arranged on the right and comprises in particular a device for tensioning the chains 21 and distributing the tensions in the frame. of sheet so as to assist its winding around the mandrel 20, and a weft insertion mechanism 22 which injects with controlled angles the weft yarn on the cloth sheet 21.
  • the architecture of the sheet containing the warp 21, the control of the insertion of the weft yarn into the weft weaving mechanism 22 and the geometry of the mandrel 20 have been calculated during of the first phase of the process of the invention and which will be described later.
  • the warp 25, and any other element that takes its place according to the type of sheet used as will be described later, is shown and described as a point, because the warp or any similar element is represented by a dot in the section shown in the drawing.
  • the point 25 is defined on the sheet of the preform.
  • the point 25 coincides with the homologous point of the mandrel 20 and no other reference is used to simplify the drawing and because the shape of the mandrel is determined by the calculated shape of the preform that the mandrel serves to produce.
  • the architecture of the sheet is determined in particular by the choice and the relative arrangement of the warp son and the weft son, especially in terms of surface density and number of layers.
  • the wrapping of the drape extends over a portion or the entire circumference of the mandrel 20 in one or more layers.
  • control of the architecture of the sheet and the choice of the shape or profile of the mandrel 20 uses a set of rules to determine the quality of weaving along the length of the fabric. winding around the mandrel.
  • control rules we note:
  • FIG. 4b there is shown the same second phase of the manufacturing method of the invention, in the state of FIG. 4a, but in which the weaving of FIG. 4a is replaced by a braided or braided sheet in which weft yarns 27 and 28 are interwoven around a direction perpendicular to the warp yarn 21 at the angles determined by the architecture of the fabric calculated during the first phase of the process of the invention.
  • the same type of warp thread 25 is on a point of inflection of the contour of the mandrel 20 and the same arrangements for making the preform as for that of Figure 4a can be taken.
  • a preform in fabric or braid is thus obtained in a first state of manufacture.
  • FIG. 5a shows the operations of the second phase of the method of the invention for a type of part whose section comprises a radial tangent, during which a second state of manufacture of the preform is produced.
  • the warp yarn 25 is in a plane which divides the mandrel 20 into two parts 20A and 20B on either side of the plane of change of inflection of the profile of the mandrel.
  • the point 25 is a point of inflection of the lines described by the son of frames or the trace of a cross section of the preform on the mandrel.
  • the inflection is marked by the tangent T25 local on the intersection of the mandrel and the plane that divides the mandrel 20 into two parts 20A and 20B.
  • the frame directions when they are positioned perpendicularly at the ends of the chines, follow the generators 29a, 25 and 29b.
  • FIG 5b there is shown the woven sheet preform of Figure 4a when it was formed in its second state after the operations of Figure 5d for a 360-degree revolution.
  • the warp threads 32 of the woven sheet are substantially arranged in circles centered on the axis of revolution (not shown) of the preform 30, while the weft threads 31 are curves determined in radial sections relative to this axis of rotation. revol ution. It is then possible to achieve the impregnation of the preform with resin.
  • FIG. 5c the braided preform of FIG. 4b is shown when it has been formed in its second state after the operations of FIG. 5d.
  • the warp threads are substantially arranged in circles centered on the axis of revolution (not shown) of the preform 33, while the threads of work 34 and 35 are defined and inclined relative to sections radial relative to this axis of revolution.
  • FIG. 5d shows the geometric transformations successively applied to the preform to bring it from its first state of manufacture to its second and last state of manufacture.
  • the sheet preform in a first state of manufacture is first deployed from the mandrel in a radial extension E, bearing the point 25 of a carrier radius rm or chuck radius at the point 25 'of final radius Rm required for the piece obtained from the preform in its final state as will be explained later.
  • the preform then takes a form of revolution whose sections or generatrices are shaped "S" according to the contours 29a'-25'-29b '.
  • the point 25 of the sheet on the mandrel 20 then passes from the radius rm to the radius Rm by the extension E on the point 25 'whose tangent T25 'has rotated due to the extension E at most in the plane normal to the axis A of the mandrel 20.
  • a geometrical transformation R is then applied to the second portion 20b of the first state of manufacture of the preform on the mandrel 20, which has been enlarged by the extension E along the profile 25 '- 29b'.
  • Said second part 20b of the first state of manufacture of the preform is between the point of inflection or cusp 25 'of tangent T25' and the end 29b 'of the sheet extended to the right of the drawing.
  • the second transformation R includes in particular a translation parallel to the mandrel axis, so as to bring the second extended portion 25 '- 29b' in the position 25 '- 29b ", so that the preform is in a second and last
  • the transformation R can be understood as a folding of the second portion 25 '- 29b' of the sheet of the preform which terminates its production or manufacture properly removed.
  • Figure 5e shows the transformations that apply to a form whose extrema generator does not constitute a radial tangent but is similar to an angular edge.
  • the chain position 25 will be characterized by two semantics T25a and T25b respectively towards 29a and 29b.
  • the sheet from the mandrel 20 is deployed in an extension E l imitated to the final radius value corresponding to the chain 25 ', with the half-tangents T25a' and T25b 'respectively to 29a' and 29b '.
  • the geometric transformation R symmetrically transposes 25'-29b 'of the sheet 25'-29b' to the plane of the generator 25 '.
  • the second part 25-29b of the preform is, in this embodiment , subjected to an extension E to pass from the first state of manufacture 25-29b to the mandrel 20 to intermediate manufacturing state 25 '- 29b', so that the curvilinear lengths of the sheet elements composed by the weft yarns and This manufacturing constraint and others, alternatives or not, will be more completely defined further.
  • the folding R is then applied, as in the embodiment of Figure 5d, but so that the second portion 25 '- 29b' of the extended preform is folded into 25 '- 29b "respecting a half tangent T25b" which forms a given angle, less than 180 ° with the half-tangent T25a ', and to the left of the plane normal to the axis A of the preform and the mandrel 20 and passes through the dots or sheet elements 25 and 25' .
  • the expanded and folded preform 29a "- 25 '- 29b" is then in its second and last manufacturing state.
  • the preform thus manufactured has an angular edge at 25 'which constitutes the most extreme point of the preform behind the plane normal to the axis of revolution A of the preform.
  • the preform properly maintained on a forming tool can be further completed:
  • non-structural filler material such as filling foam, or
  • the manufacturing facility of revolution parts made of composite material of the invention provides the means for implementing the three main phases of the process mentioned above.
  • the installation comprises a device for calculating an architecture of a fabric on the basis of a given shape of a piece of revolution to be made of a composite material and at least one mandrel for producing a fabric preform of said piece of revolution.
  • This device comprises at least one CAD computer equipped with a log running the method of the invention, or at least one device for geometric description and geometric layout of the forms.
  • the installation then comprises a device for producing a fabric reproducing the fabric architecture. determined.
  • the weaving or braiding installation comprising the device for weaving and winding around mandrels made from the dimensions calculated during the first phase of the process.
  • such a weaving or braiding device may be at the disposal of a supplier and its product stored and transported for the remainder of the process of the invention.
  • the installation then comprises a mechanism for deploying the weaving from the garment mandrel, to the final form by applying the various transformations E and R previously described.
  • This device may also include cutting means, means for securing layers between them or with local reinforcements.
  • the installation then comprises a device for applying a polymerizable resin to the preform to produce the part of revolution.
  • FIGS. 6 to 12 show the various calculation techniques used, in which the surfaces of the piece are cut into stitches according to rules which will be detailed below, and the cloth or weaving sheet will follow these same transformations during the different steps of the process which have been described previously.
  • FIG. 6 we show the topology of a surface of the workpiece, the preform or mandrel covered by profile curves designated by the stitches of the stitches.
  • a profile comprises a plurality of points (a, b, c, ...) to which, if appropriate, an index i ranging from 1 to n is assigned to describe the n curved profiles of the final part, the preform and / or chuck.
  • an index i ranging from 1 to n is assigned to describe the n curved profiles of the final part, the preform and / or chuck.
  • the radial scaling factor is such that one can reach for all the generators (a'i, b'i, ...) to compatible rays of mand ri ns of rolling of fabric, typically diameters between 50 mm and preferably less than 300 mm. But we can also make sure to have diameters between 200 and 800 mm for example depending on the dimensions of the final part. It is therefore common to have coefficients of the order of 0.1 to 0.3.
  • the reduced generators (a "i, b" i, c “i, 7) are spaced apart by distances such that:
  • the textile is wound which leaves suitably contextured by the aforementioned weaving machine.
  • the mandrel having a non-cylindrical shape of "toroidal" shape the fibers are pulled (or called) by the mandrel in a differential manner throughout the width of the loom.
  • the preform is thus created by a textile that conforms to a non-developable shape, namely, the shape of the mandrel, or the shape of the previous layer already wound on the mandrel if several turns are wound on the same shape.
  • contour weaving or capstan contour weaving, or captsan contour braiding in the case of braiding.
  • the proposed solution is particularly suitable for toric or substantially toric geometric shapes.
  • the shapes described with reference to FIGS. 1 to 3 can be used.
  • a geometric shape in the form of a "C" around an axis of revolution, a layer of fabric covering a part of the surface may be defined generically as, at a point on the surface, have an axis of so-called circumferential fibers, and an axis of fibers called transverse or radial.
  • the purpose of transposition to weaving is to associate warp yarns, circumferential fibers and weft yarns with transverse fibers. The transposition to the case of braiding will be explained later.
  • the transverse fibers have a defined angle with respect to the circumferential fibers, which is not necessarily at 90 ° angle.
  • the part surface can be assimilated to a cone.
  • This cone is a large diameter carrier, to facilitate its weaving on a loom, it is expected to reduce the diameter to an order of magnitude of 30 to 300 mm radius. This defines a factor of homothety between the considered cone of the part, and the necessary cone of mandrel.
  • the fibers, in particular frames will be caused to glide relative to one another and with respect to the warp yarns of variations of length itaire, and in the case of a weave pattern has symmetrical embossing thickness, such as a canvas or twill 2x2 or 3x3, the different fibers of frames, have an identical length when considering the course with the embuvage .
  • the turnaround there is no fiber that expresses an overvoltage compared to another.
  • the concept developed above for a warp / weft fabric can also be applied to braiding, either biaxially at positive and negative angles around the axis, or triaxially, so that the third direction corresponds to the strings of the woven texture. will wrap around the mandrel.
  • the principle of transposition of the shapes and textures remaining the same, the density and the orientations of the braid on the mandrel depending on the braiding devices upstream of the mandrel and the change in diameter of the mandrel.
  • This variable surface mass being established, and depending on the density of the material and its volume distribution, create a virtual surface corresponding to the mid-thickness of the weave provided.
  • the surface of the weaving mandrel is then deduced from the preceding virtual surface by removing the half-thickness of fabric as a function of its local surface area.
  • the manufacturing method of the invention also applies to parts made of multiple layers of tissue, which is very often necessary. It can be observed that, for relatively small piece thicknesses relative to the radiuses of final pieces, for example for a part about 10 mm thick, the generatrices of which are on carrier spokes of at least 500 mm, the distortions fiber lengths resulting from the use of the same fabric defined on a mandrel, to achieve the different layers, are low and absorbed by compacting the layers before impregnation of resin, which simplifies industrialization fabric. We can therefore apply a simplified method of applying the method to the surface corresponding to a single layer and make the same fabric for all layers. The surface corresponding to the half-thickness of the room may preferably be used according to the degree of distortion that is allowed.
  • the method described above allows mandrel definition and fabric weaving to achieve a substantially orthogonal orientation of the fabric on the workpiece surface.
  • This limitation is sometimes penalizing to withstand the mechanical stresses to which such a part can be subjected.
  • a geometry can often be subjected to torsional stresses, for which it is preferable to have at least one part of fibers arranged at helix angles alternately positively and negatively around the revolution.
  • the method illustrated in FIGS. 11 and 12 is applied. It must therefore be considered that on the final shape the weave fibers of the weave will have an angle different from 90 ° with the warp fibers whereas during weaving we have naturally created such an angle of 90 °.
  • the transposition between the mandrel and the final shape is done by changing the distance formulation between the different circumferences of the mandrel relative to the workpiece surface.
  • the principle to be adopted is to consider a quadrilateral ma il lage of the surface of the room, in which the circumferential generatrices (ai, bi, ci, 7) correspond to the circumferences of the different chains of weaving obtained. ir, and for which the steps of surface reversal (symmetry) and diameter reduction are successively applied; and the segments ab, bc, cd, ... are oriented to follow the desired orientation in each region of the surface, the segments a "b", b "c" of lengths equal to segments ab, bc, .. defined on the surface, corresponding on the mandrels are arranged in a plane parallel to the axis of the mandrel.
  • An almost angularly symmetrical draping assembly can be obtained by alternately decadrating in a positive or negative direction the successive layers of the stack. If different angles are desired for different layers, they will require, for the same part surface, as many mandrels of different profiles.
  • Parts such as “C” sections of revolution (FIGS. 2a, 2b) and “S” of revolution can thus be mentioned (FIG. 3).
  • Parts with closed sections can also be made by this method, the coverage of the part surface being obtained by different decompositions of the form either in two parts in “C” ( Figure 2c) or in a single part opening the shape ( Figures 3c - 3g).
  • FIG. 6 there is shown an axis of revolution surface 46 representing a portion of a workpiece 40 to be manufactured.
  • a meridian (a, b, c, d, e, ...) along a preform weft yarn 43 has been shown which undergoes a geometric transformation that passes the surface 40 into a transformed surface 44 which represents the mandrel.
  • the meridian (a, b, c, d, ...) of the mesh surface 40 has been transformed into a meridian (a ", b", c ", %) on the mandrel surface 44 by a determined ratio homothety on the angles intercepted by each of the profile arcs ab, bc, cd, ...
  • FIGS. 8a, 8b, 9 to 10 represent the modeling steps of a preform to be obtained and of transformation to deduce the form of the associated mandrel in a second embodiment of the method of the invention.
  • the shape of the part to be obtained or of its fabric preform 50 is partially shown in FIG. 8a with its mesh by the warp yarns and the meridians aligned here on the weft yarns.
  • the mesh points (a, b, c, ...) are repeated with current indices i ranging from 1 to n and the points (fi) are arranged on a warp thread representing an extremum of the points of the piece or of the preform 50 along its axis of revolution.
  • FIG. 8b the mesh deduced by the geometric transformation described above and defined by the points of the current meridian (a'i, b'i, c'i, ...) is represented.
  • the points (fi) along the shape 51 will correspond to points of inflection on the first state of the preform on its mandrel (see plane 25, on the mandrel 20, Figure 5a).
  • a preform section is represented in that it is in one of the two states, respectively 55, 56 for the first unfolded state, and 55, 57 on its folded final form, corresponding to the marks respectively 50 and Figures 8a and 8b.
  • Figures 1 1 and 12 show the modeling steps of a preform to obtain and transformation to deduce the shape of the associated mandrel in a third embodiment of the method of the invention.
  • Figure 1 there is shown for a part to be produced with its preform 70, several weft son 71 belonging to a frame on warp son 72 with a given angulation during the manufacture of the fabric and determined during the design of the preform.
  • the angle made with the reference direction is the angle a for the curvilinear segment ab, the angle ⁇ for the curvilinear segment bc, etc.
  • the initial mesh is established according to the profiles (ai, bi, ci, di, ...) thus inclined with respect to normal to the circumferential lines.
  • angles ⁇ ... must be smaller than the decadding capacity of the tissue that is planned to be produced (generally less than 35 °). It is desirable not to change too many angles along the profile which would make it more difficult to set up the shape.
  • FIG. 12 shows in correspondence a profile 73 meshed by the series of points (ai, bi, ci, ...) and the derived mandrel profile 74, 75 with the points (a'i, b'i, this, ).
  • point of inflexion fi which will correspond to the plane of reversal R or folding (See Figure 5a).
  • the method comprises the choice of symmetrical weave patterns covering both sides of the sheet, such as linen or twill weaves.
  • the method also comprises a step of decading the fabric in at least a portion of the sheet.
  • weaving patterns such as taffeta or canvas pattern, twill patterns, satin patterns and any derived or hybrid patterns are used.
  • the warp-weft weave is replaced by braiding, either biaxially at positive and negative angles around the axis, or triaxially, whose third direction corresponding to the woven texture strings will wrap around the mandrel.
  • the method comprises a step to form multiple layers of sheet during manufacture of the preform.
  • the method consists in producing the sheet used for the preform in a combination of a weaving technique with a braiding technique.
  • the sheet is shaped in order to properly cover the surface, the frame son then following the profiles (a, b, c, . h) at defined angles.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces composites. Elle concerne aussi une installation de fabrication mettant en œuvre un tel procédé, et des pièces composites ainsi fabriquées. Elle trouve application dans le domaine de la construction aéronautique. Lors d'une première phase, on réalise la conception de la pièce, le calcul de la géométrie et de l'architecture de tissu de la préforme en tissu et le calcul d'un mandrin de formage d'un premier état de la préforme. Lors d'une deuxième phase, on réalise la production d'un tissu (21 ) de la préforme et du mandrin (20) calculés lors de la première phase. Lors d'une troisième phase, on réalise l'entourage du mandrin avec le tissu fabriqué, l'extraction de la préforme de son mandrin pour replier (R) une partie (29b") de la préforme, et enfin, à réaliser l'imprégnation de la préforme pour obtenir la pièce en matériau composite désirée.

Description

Procédé de fabrication de pièces composites, installation de fabrication mettant en œuvre un tel procédé, et pièces composites ainsi fabriquées.
La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces composites. Elle concerne aussi une installation de fabrication mettant en œuvre un tel procédé, et des pièces composites ainsi fabriquées. Elle trouve application dans le domaine de la construction aéronautique notamment dans le domaine des nacelles de turboréacteurs et plus particulièrement dans le domaine des structures de révolution ou circonférentielles de nacelles telles que des lèvres d'entrée d'air ou des cadres de structures d'inverseurs de nacelles d'aéronefs.
Dans l'état de la technique, on sait fabriquer des pièces en matériau composite. Une pièce comporte une préforme en une pièce tissée ou tressée qui est mis en forme à la forme de la pièce désirée. Puis, on imprègne la préforme avec une résine polymérisable pour obtenir la pièce finale.
Dans cet état de la technique, il n'est pas possible de fournir des préformes à fibres continues pour draper des formes de révolution dont au moins un point de la méridienne a une tangente radiale, et permettre leur réalisation en matériaux composites à fibres continues. Une telle surface n'étant pas développable, ne peut être couverte convenablement par un tissu d'un seul tenant obtenu par un procédé conventionnel. Un tissu est ainsi qu'il est connu obtenu en croisant un fil de chaîne et un fil de trame, chaîne et trame étant sensiblement orthogonales.
Avec un tissu obtenu par un procédé conventionnel, il est quasiment impossible de déformer les tissus orthogonaux (de les décadrer) au delà de 45°. Le décadrage consiste à changer les angles entre la chaîne et la trame initialement de 90° à des angles compris entre 35° et 125°), ce qui est typiquement obtenu quand on étire un tissu selon au moins une direction non parallèle à une direction des fibres dudit tissu. Il n'est alors pas possible de couvrir des formes complexes telles que des surfaces non développables de pièces composites utilisées en aéronautique telles que une lèvre d'entrée d'air, un cadre avant de nacelle, un raidisseur à profil en « C », une cloison radiale en « C », etc .. toutes formes de pièces axisymétriques ou assimilables à des pièces axisymétriques. On est alors contraint de réaliser le drapage d'une couche en plusieurs coupons qui sont disposés bord à bord ou avec des recouvrements. Dans un autre état de la techn ique, u n procédé de tressage tubulaire permet de couvrir de telles formes. Mais d'une part, les orientations de fibres sont contraintes par la technologie, et d'autre part, il faut avoir une machine de tressage de dimension (nombre de fuseaux) compatibles avec le périmètre de la section fermée.
Par exemple, on peut utiliser un noyau torique incluant dans ses surfaces la forme de la pièce, et réaliser une tresse tubulaire directement autour de ce noyau. L'axe de la tresse tubulaire étant sensiblement en tout point de la pièce perpendiculaire à la section torique de la pièce. Cette technique permet, si la section torique de la pièce est convexe, d'obtenir une préforme épousant parfaitement la surface de la pièce. Cependant, ce procédé est relativement lent de mise en œuvre et la gestion des orientations de fibres est limitée. Pour des géométries toriques complexes, il est par ailleurs difficile de gérer convenablement la répartition des fibres, notamment les fibres longitudinales à la forme.
On peut aussi réaliser une tresse tubulaire cylindrique, puis étirer et dilater celle-ci en diamètre pour épouser la géométrie de la forme de pièce. Sous réserve des limites de décadrages maximum, on peut ainsi couvrir des formes non développables, et appliquer des rebroussements de forme de la tresse tubulaire, tel que par exemple la méthode proposée par la demande d'invention DE102005041940. Po u r d es fo rm es d e p i èce d e g ra n d es dimensions, on ne pourra trouver de tresseuse capable de tresser des tubes de périmètre suffisant, une variante peut consister à fendre la tresse tubulaire pour ne couvrir qu'une partie de révolution de forme. Ces techniques présentent cependant l ' i nconvén ient de ne pas permettre l ' instal lation de fibres longitudinales au sein de la tresse car elles empêcheraient l'étirement de la tresse et donc de ne pas pouvoir optimiser la masse de la pièce.
On constate ainsi les inconvénients suivants des différents états de la technique. Pour la solution en tissu, il faut disposer de multiples morceaux. La solution est donc lourde, et elle entraîne des contraintes sur les évolutions d'orientations de fibres. Pour les solutions en tresses tubulaires, les solutions manquent de flexibilité des orientations et des distributions de fibres le long de la section de la pièce à réaliser, elles ne permettent pas d'optimiser les orientations des fibres aux sollicitations mécaniques et donc la pièce n'est pas optimisée en masse. I l en résu lte pou r ces d ifférentes sol utions d es tissages ou tressages difficiles à mettre en œuvre et dont la structure fibreuse n'est souvent pas performante pour les sollicitations offrant ainsi des pièces lourdes et chères.
La solution proposée par la présente invention, consiste à obtenir la préforme selon le principe du tissage contour, et avec une défin ition de mandrin particulière et différente de la pièce finale à draper.
La présente invention vise donc à proposer une technique pour tisser ou tresser un textile de façon à pouvoir couvrir en continue une surface de révol ution , ou sensiblement de révolution , leq uel textile soit ensu ite drapable, sans découpe sur ladite surface de révolution.
Par pièce de révolution ou pièce circonférentielle, on entend une pièce axisymétrique s'étendant sur 360° ou sur un secteur angulaire de moins de 360°, dont la section, en coupant la pièce selon un plan parallèle à l'axe de révol ution présente avec au moins une droite perpend iculaire à l 'axe de révolution au moins 2 points d'intersections. Une pièce torique répond par exemple à cette définition. La section torique d'une pièce selon l'invention peut être ouverte ou fermée régulière ou irrégulière.
Da n s l a s u ite d e l a p rése nte d escri ptio n , l e te rm e « point d'inflexion » signifie un point d'une génératrice d'une préforme ou d'un mandrin sur lequel le tissage ou tressage de la préforme est enroulé, présentant une tangente traversant de part en part la génératrice ou deux dem i-tangentes placées de part et d'autre de la génératrice.
À cette fin la présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces en matériau composite avec des préformes obtenues par tissage contour du genre consistant à enrouler au moins une pièce de drap en tissage ou en tressage autour d'un mandrin sous un champ de tensions déterminées.
Le procédé de l'invention consiste :
lors d'une première phase, à réaliser la conception de la pièce, le calcul de la géométrie et de l'architecture de drap de la préforme en tissu et le calcul d'au moins un mandrin de formage d'un premier état de fabrication d'au moins une préforme ;
lors d'une deuxième phase, à réaliser la production du dit au moins un mandrin calculé lors de la première phase et du drap de la dite au moins une préforme à enrouler sur ce mandrin ; lors d'une troisième phase, à extraire la préforme de son mandrin et lui appliquer une extension radiale déterminée, et/ou, au delà d'un point d'inflexion sur la préforme enroulée et/ou en extension radiale, une transformation géométrique déterminée qui la fait passer d'un premier état de fabrication à un second et dernier état de fabrication, et enfin, à réaliser l'imprégnation de la préforme pour obtenir la pièce en matériau composite désirée.
Dans le procédé de l'invention la première phase comporte aussi au moins à partir d'une géométrie déterminée de la préforme à fabriquer :
- - une étape de définition d'une architecture du drap de la préforme à fabriquer dont la section comporte au moins une ligne extrême séparant au moins deux parties de la préforme ;
- une étape de dépliage d'au moins une partie de la répartition du drap de la préforme éliminant tout rebroussement dans la largeur de la section de forme axisymétrique ;
- u ne étape pour en déd u ire au moins u n mand rin de révol ution présentant un développé analogue à la répartition du drap après l'étape de dépliage précédente.
Notamment à partir d'un maillage adéquat de l'état final de la préforme, on applique successivement des transformations géométriques de types symétries planes, et homothéties axiales et dilatations linéaires, pour obtenir la définition géométrique du mandrin de formage du tissage contour.
Ainsi, on transforme la surface finale non tissable avec un moyen de tissage conventionnel, en une surface tissable avec un métier conventionnel sur des mandrins de formes particulière.
Le tissage peut ainsi être rapide car un métier à tisser a une bonne productivité.
Le mandrin a une forme particulière en relation directe avec la forme finale de la pièce à draper.
Le mandrin d'enroulement du tissage selon l'invention avec le point d'inflexion, permet l'utilisation d'un métier conventionnel, et d'obtenir un tissu d'un côté à l'autre du point d'inflexion. Ce qui permet d'obtenir un tissu continu sur la pièce finale.
Par la forme non développable de tissage obtenu à l'enroulement sur le mandrin calculé, le tissu obtenu a une forme spécifique, qui est adaptée pour se draper sans étirement sur la forme de la pièce. Les orientations des fibres sur la pièce finale sont donc maîtrisées.
Le (ou les) point(s) de rebroussement de la surface finale de la préforme sont éliminés, ceci étant obtenu par la (ou les) symétrie(s) plane(s),
Le profil du mandrin ne contient pas de tangente normale à l'axe, ce qui rendrait très difficile le tissage sur une telle forme, ceci étant obtenu par l'homothétie axiale associée à la dilatation linéaire de la surface.
La tangente rad iale de la pièce finale avec rebroussement, ne serait pas tissable selon les métiers à tisser classiques, le principe consistant à concevoir le mandrin en effectuant des transformations géométriques, permet d'arriver à un mandrin compatible de tissage sur un métier à tisser 2D.
Les fibres du tissu se trouvent alors réparties en fibres circonférentielles (typiquement les fils de chaînes) et fibres transversales ou radiales (typiquement les fils de trame), ces fibres circonférentielles et radiales étant perpendiculaires entre elles.
Ce concept est d'autant m ieux obtenu que l'on aura choisi des motifs de tissage (ou armure) qui soient symétriques en couverture des deux faces du tissu , tel les q ue des armures toile ou sergé . Notamment il sera préférable d'utiliser ce motif dans la zone d'inflexion et au moins sur la partie de tissage allant de la zone d'inflexion jusqu'à l'extrémité de la zone retournée. Ceci ayant pour effet de limiter les inadéquations de longueurs.
Par un calcul particulier du mandrin, on peut faire un tissu qui aura des fibres transversales selon des angles d ifférents et prédéterm inés. En fonction des angles prédéterminés et du calcul du mandrin associé, un tel tissu sera alors décadré dans son ensemble, les fibres radiales prenant alors un angle qui n'est plus perpendiculaire, ce qui permet d'avoir le long de la surface, des fibres circonférentielles (ou préférentiellement circonférentielles) et des fibres angulées par rapport à ces précédentes, soit à angles droit, soit selon des angles divers qui pourront être alternées d'une couche à l'autre pour offrir un empilement sensiblement symétrique à miroir selon l'épaisseur.
La solution du procédé de l'invention utilise donc une architecture textile associée à un type de forme, et le processus permettant de l'obtenir.
L'architecture textile est un textile tissé ou tressé, couvrant en un seul coupon, une forme géométrique dont la surface enveloppe comprend, en au moins un plan perpendiculaire à l'axe de révolution ou assimilable à un axe de révolution, au moins deux génératrices circonférentielles, tel que une forme de « C », ou de tore. Associé à cette caractéristique de la surface, on trouve donc également sur la surface au moins une génératrice dont tous les points de la génératrice se trouvent, par rapport à leurs voisins à un extrema d'abscisse le long de l'axe de révolution de construction de la surface, cette génératrice constituant une ligne de rebroussement de profil de la forme.
La solution du procédé de l'invention permet de couvrir la surface de telles pièces par tissage textile en un seul tenant, sans distorsion ou étirement de la préforme. Les caractéristiques de densités de fibres et d'orientations de fibres sont maîtrisées et confèrent ainsi à la pièce une tenue structurale excellente et optimisée que ne permettent pas les autres procédés de drapage de tissu 2D conventionnels ou de tresses 2D qui nécessitent des étirements pour épouser la forme non développable de telles pièces.
La solution du procédé de l'invention s'appuie sur un processus de modélisation donnant les liens entre la surface finale à draper, et la définition des mandrins d'enroulement de tissage, et le tissage qui sera obtenu sur pièce en fonction du tissu enroulé sur mandrin lors du tissage.
Dans un autre mode de réalisation, le procédé de l'invention est tel que la première phase comporte au moins certaines des étapes suivantes :
E1 . maillage de la surface de la pièce à draper ;
E2. identification de génératrices d'extrema de la surface maillée obtenue ;
E3. génération d'une surface maillée retournée par retournement des différentes sous surfaces de la surface maillée obtenue par symétries planes afin d'éliminer les génératrices d'extrema identifiées ;
E4. génération d'une surface maillée retournée et réduite par réduction axiale à partir de la surface maillée retournée obtenue (E3) au moyen d'une similitude comprenant une homothétie axiale de coefficient positif et inférieur à 1 combinée avec une dilatation l inéaire, selon les règles de conservation de développées circonférentielles et de conservation de distances curvilignes le long des profils de la surface, entre ces développées, et enfin définition d'un mandrin d'enroulement de tissu présentant un développé analogue à la surface maillée retournée et réduite (E4) ;
E5. définition des motifs de tissage et/ou tressage qui sera réalisé et enroulé sur le dit mandrin et par une méthode des transformations inverses aux transformations des étapes de retournement (E4) puis de réduction (E3) correspondance à la distribution qui sera obtenue sur la forme de pièce à draper.
Selon une autre caractéristique, pour le calcul de la géométrie et de l'architecture du drap, les fibres transversales ont un angle défini par rapport aux fibres circonférentielles, qui n'est pas nécessairement à 90° d'angle et en ce que on génère sur l'ensemble de la surface de la pièce, de proche en proche, des quadrilatères conservant des côtés de même rapport entre sens long (circonférentiel) et sens travers (radial).
Selon un autre objet, l'invention concerne aussi une installation de fabrication de pièces composites mettant en œuvre le procédé de l'invention. Selon l'invention, l'installation comporte essentiellement :
un dispositif de calcul d'une architecture de drap et d'une géométrie d'une préforme sur la base d'une forme donnée d'une pièce de révolution à réaliser en un matériau composite et d'au moins un mandrin pour réaliser une préforme en drap de ladite pièce de révolution ;
un dispositif de réalisation d'un drap reproduisant l'architecture de drap déterminée ;
un mécanisme pour enrouler au moins partiellement le drap d'architecture déterminée autour du dit au moins un mandrin, puis pour réaliser une extension radiale et/ou un repliement d'une partie déterminée du profil de préforme ainsi produit ; et
un dispositif pour appliquer une résine polymérisable sur la préforme pour en produire la pièce de révolution.
Selon un autre objet, l'invention concerne aussi des pièces de révolution dont au moins une couche a été obtenue à l'aide du procédé de l'invention au moyen de l'installation de fabrication de l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente une partie d'une pièce réal isable à l'aide du procédé de l'invention ;
les figures 2a à 2c représentent une pluralité de sections de pièces réalisables à l'aide du procédé de l'invention ;
la figure 3a à 3h représentent d'autres exemples de formes de sections réalisables à l'aide du procédé de l'invention ; les figures 4a et 4b représentent deux architectures de tissu lors de l'étape d'enroulement d'un tissu sur un mandrin dans une installation de fabrication de préformes selon l'invention ;
les figures 5a à 5e représentent des étapes ultérieures réalisées dans une installation de fabrication de préformes selon l'invention ;
les figures 6 et 7 représentent les étapes de modélisation d'une préforme à obten ir et de transformation pour en déduire la forme du mandrin associé dans un premier exemple de réalisation du procédé de l'invention ;
- les figures 8a, 8b, 9 à 10 représentent les étapes de modélisation d'une préforme à obtenir et de transformation pour en déduire la forme du mandrin associé dans un deuxième exemple de réalisation du procédé de l'invention ; et
les figures 1 1 et 12 représentent les étapes de modélisation d'une préforme à obtenir et de transformation pour en déduire la forme du mandrin associé dans un troisième exemple de réalisation du procédé de l'invention.
Aux figures, les mêmes numéros de référence se rapportent aux mêmes éléments qui sont décrits ci-après. À la figure 1 , on a représenté une partie d'une pièce en matériau composite réalisée à l'aide du procédé de l'invention . Une telle pièce 1 présente une symétrie de révolution autour de l'axe A. Sa partie intérieure 3 comporte deux ailes latérales réunies par une partie de raccordement 2 dont une ligne représente le point de rebroussement de sa section radiale. Pour une coordonnée comptée le long de l'axe de révolution A de la pièce 1 aucun point de la section de la pièce ne s'étend au- delà de la ligne marquée sur la partie 2.
Aux figures 2a à 2c, 3a et 3b et 5b, on a représenté une demie vue schématique de la section de chaque pièce de révolution autour de son axe de révolution A, qui a été représenté à titre de mode de réalisation. À la figure 2a, on a représenté une telle section d'une pièce creuse ou en forme de « C » 6 de révol ution autour de l 'axe A et qu i présente deux ailes raccordées qu i contactent une ligne de tangente radiale 4a en un point 5 de rebroussement de la section.
À la figure 2b, la pièce creuse en « C » 7 présente elle une zone de contact 8 plus importante avec la ligne de tangente radiale 4b. À la figure 2c, la pièce composite présente une section fermée 9. Elle est réalisée à partir de deux pièces creuses en « C » 10 et 11. Chaque pièce creuse 10 ou 11 présente au moins un point de rebroussement ou zone de contact 5c ou 5d le long d'une ligne de plus grand éloignement respectivement 4c et 4d, chaque ligne 4c ou 4d constituant un ligne de tangente radiale pour la pièce creuse 10 ou 11 qui lui correspond. Lors de la fabrication des pièces creuses 10 et 11 selon le procédé de l'invention, les bords homologues 12 et 13 des préformes de ces pièces creuses 10 et 11 sont jointoyées, en bord à bord ou comme ici en recouvrement.
À la figure 3a, on a représenté la section d'une pièce en matériau composite 14, 15 de section courante en forme de « S », selon une autre géométrie. La pièce 14, 15 est composée de deux pièces creuses en C, chacune analogue à la pièce creuse 6 de la figure 2a ou à la pièce creuse 7 de la figure 2b. La section courante en forme de « S » de la pièce 14, 15 est donc composée de deux zones de section en forme de « C » 14 et 15 de concavités opposées et qui sont raccordées au point de jonction 16. Le point de jonction 16 peut être réalisé selon les deux modalités décrites pour les ponts de jonction 12 ou 13 des pièces 10 et 11 du mode de réalisation de la figure 2c. La forme de pièce en S est finalement la concaténation de deux formes en C. La pièce ayant une section en forme de S est réalisée à l'aide de préformes en tissu d'un seul tenant qui sont réalisées avec le procédé de l'invention.
À la figure 3b, on a représenté la section ouverte d'une pièce 17-19 réalisée selon le procédé de l'invention en matériau composite. La pièce 17-19 est en forme de « W » dans sa section courante. Elle est la concaténation de multiples sections en « C », chacune analogue à la pièce creuse 6 de la figure 2a ou à la pièce creuse 7 de la figure 2b. Les diverses sections en « C » n'interfèrent pas entre elles. Chaque pièce creuse 17, 18 ou 19 est produite selon le procédé de l'invention de sorte qu'aucun point de sa section ne dépasse la ligne de tangente radiale 4h, 4g ou 4f respectivement. Les pièces creuses 17 et 18 se raccordent au point de jonction 16a, les pièces creuses 18 et 19 se raccordent au point de jonction 16b, les points de jonction 16a ou 16b étant analogues à celui 16 décrit à la figure 3a.
Aux figures 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h on a représenté des sections fermées de pièces toriques réalisées selon le procédé de l'invention. Ces sections de pièces toriques comportent deux génératrices d'extrema. Le procédé de l'invention exécute de la même façon que précédemment le drapage en un seul tenant de la totalité de la surface torique de la pièce. La fermeture de la section est obtenue en bord à bord ou en recouvrement tel qu'il est présenté sur les figures.
À la figure 3c, qui est comme les figures 3a à 3h une demie vue schématique, la pièce de révolution autour de l'axe A est fabriquée avec deux points limite 5c sur le plan normal 4c et 5d sur le plan normal 4d . Les deux plans normaux 4c et 4d sont pris par rapport à l'axe de révolution A de la pièce ainsi fabriquée. Les bords du drap de la préforme sont placés en recouvrement des bords 12a et 12b disposés à l'extérieur (vers le haut de la figure 3c) de la pièce de révolution qui est ensuite obtenue par imprégnation de la préforme.
Dans les figures suivantes, les mêmes éléments que ceux de la figure 3c portent les mêmes nu méros de référence et ne seront pas plus décrits. Cependant, les particularités des figures sont :
à la figure 3d, le recouvrement des bords 12a, 12b est exécuté à l'intérieur, tourné vers l'axe de révolution A ;
à la figure 3e, les bords 1 2a et 12b sont disposés bord à bord à l'intérieur de la pièce, tourné vers l'axe de révolution A ;
à la figure 3f, le recouvrement des bords 12a et 12b est exécuté sur un côté de la pièce de révolution, et se trouve sur le point limite 5d sur le plan normal 4d de la pièce ;
À la figure 3g, les bords 12a et 12b sont disposés bord à bord sur le point 5d limite ; et
À la figu re 3h , la section de révolution de la pièce affecte u ne forme sensiblement quadrangulaire et les bords 1 2a et 1 2b sont placés bord à bord sur u n coin de la pièce vers l 'extérieu r relativement à l 'axe de révolution A.
Toutes ces pièces sont fabriquées à l'aide de préformes en drap qui sont réalisées avec le procédé de l'invention.
Le procédé de fabrication de l'invention se déroule en trois phases distinctes. Lors d'une première phase, on réalise en même temps la conception de la pièce, le calcul de la géométrie de la préforme en drap et le calcul d'un mandrin de formage d'un premier état de fabrication de la préforme. Lors d'une deuxième phase du procédé de l 'invention , on configu re l 'instal lation de fabrication de la préforme en associant le mandrin précédemment calculé au dispositif de fabrication du drap. On réalise le drap que l'on enroule au fur et à mesure de sa fabrication sur led it mandrin . Dans une troisième phase, on extrait la préforme de son mandrin pour lui appliquer, une transformation géométrique déterminée qui la fait passer d'un premier état de fabrication à un second et dernier état de fabrication. Enfin, on maintient la préforme dans cet état géométrique sur l'outillage adapté et on réalise l'imprégnation de la préforme par une résine et son durcissement pour obtenir la pièce en matériau composite désirée.
Aux figures 4a et 4b, on a représenté une étape du procédé de l'invention lors de la deuxième phase de sa réalisation consistant à réaliser le tissage ou tressage de la préforme enroulée sur ou autour du mandrin de tissage ou de tressage.
À la figure 4a, le drap est un tissu qui présente, une fois enroulé autour du mandrin 20, une architecture déterminée de fils de chaîne 24 et de fils de trame 23, sensiblement orthogonaux et qui dépend de la préforme et/ou de la pièce de révolution que l'on souhaite produire avec le procédé de l'invention. Le drap de tissu qui s'enroule sur le mandrin 20 est produit dans une machine de tissage non représentée au dessin et qui est disposée à droite et comprend notamment, un dispositif de mise sous tension des chaînes 21 et de répartition des tensions dans le cadre de drap de façon à assister son enroulage autour du mandrin 20, et un mécanisme d'insertion de fil de trame 22 qui injecte avec des angles contrôlés le fil de trame sur le drap de tissu 21 . Ainsi qu'il a été précisé plus haut, l'architecture du drap contenant les fils de chaîne 21 , le contrôle de l'insertion du fil de trame dans le mécanisme de tissage de trame 22 et la géométrie du mandrin 20 ont été calculées lors de la première phase du procédé de l'invention et qui sera décrite plus loin. On note un fil de chaîne particulier portant la référence 25 au dessin, et qui correspond à un point d'inflexion ou encore un point de rebroussement, sur le contour du mandrin 20. Son rôle sera détaillé plus loin.
On note que, du fait que les dessins représentent seulement une section de la préforme, le fil de chaîne 25, et tout autre élément qui prend sa place selon le type de drap utilisé ainsi qu'il sera décrit plus loin, est représenté et décrit comme un point, parce que le fil de chaîne ou tout élément similaire est représenté par un point dans la section représentée au dessin. De même, le point 25 est défini sur le drap de la préforme. Quand le drap est enroulé autour du mandrin 20, le point 25 est confondu avec le point homologue du mandrin 20 et on n'utilise pas d'autre référence pour simplifier le dessin et parce que la forme du mandrin est déterminée par la forme calculée de la préforme que le mandrin sert à produire.
On note que l'architecture du drap est déterminée notamment par le choix et la disposition relative des fils de chaîne et des fils de trame, notamment en termes de densité surfacique et en nombre de couches.
L'enroulement du drap a l ieu sur une partie ou la total ité de la circonférence du mandrin 20, en une ou plusieurs couches.
Pour la réalisation d'un tel tissu, le contrôle de l'architecture du drap et du choix de la forme ou profil du mandrin 20 utilise un ensemble de règ les déterm inées afin de ma inten ir la qual ité d u tissage le long de l'enroulement autour du mandrin. Parmi ces règles de contrôle, on note :
- approcher le point de tissage au plus près du mandrin,
- compléter éventuellement la forme de mandrin au-delà de la largeur utile avec une forme réduite ou augmentée selon la zone courante, pour maintenir alignés parallèles les fils de chaîne.
À la figure 4b, on a représenté la même deuxième phase du procédé de fabrication de l'invention, dans l'état de la figure 4a, mais dans lequel le tissage de la figure 4a est remplacé par un drap tressé ou tressage dans lequel des fils de trame 27 et 28 sont entrelacés autour d'une direction perpend icu la ire au fil de chaîne 21 sous des ang les déterm inés par l'arch itecture du tissu calculé lors de la prem ière phase du procédé de l'invention. Le même type de fil de chaîne 25 se trouve sur un point d'inflexion du contour du mandrin 20 et les mêmes dispositions pour réaliser la préforme que pour celle de la figure 4a peuvent être prises.
Dans ce cas de tressage, les orientations des fils de trames 27 et
28, résultent des combinaisons de déplacements de ces fils le long de la largeur du mandrin par rapport à la vitesse de rotation de celui-ci au cours de l'opération de tressage. Les parcours des fils sont donc dépendants de la géométrie du mandrin, et on peut ne pas forcément obtenir une symétrie parfaite et en tout point du mandrin des orientations positive et négative de ces fils de trame.
À l'issue du l'exécution du procédé à l'état des figures 4a ou 4b, on obtient ainsi une préforme en tissu ou tresse dans un premier état de fabrication.
À la figure 5a, on a représenté les opérations de la deuxième phase du procédé de l'invention pour un type de pièce dont la section comporte une tangente rad iale, au cours de laq uel le on prod u it u n second état de fabrication de la préforme. Le fil de chaîne 25 se trouve dans un plan qu i partage le mandrin 20 en deux parties 20A et 20B de part et d'autre du plan de changement d'inflexion du profil du mandrin . Ainsi, le point 25 est un point d'inflexion des lignes décrites par les fils de trames ou par la trace d'une coupe transversale de la préforme sur le mandrin . L'inflexion est marquée par la tangente T25, locale sur l'intersection du mandrin et du plan qu i partage le mandrin 20 en deux parties 20A et 20B. les directions de trames, quand elles so nt i n sta l l ées perpend i cu l a i rem ent a ux fi l s d e ch aîn es , su ive nt les génératrices 29a, 25 et 29b.
À la figure 5b, on a représenté la préforme en drap tissé de la figure 4a lorsqu'elle a été formée dans son second état à l'issue des opérations de la figure 5d pour une forme de révolution sur 360°. Les fils de chaîne 32 du drap tissé sont sensiblement disposés selon des cercles centrés sur l'axe de révolution (non représenté) de la préforme 30, tandis que les fils de trame 31 sont des courbes déterminées dans des sections radiales relativement à cet axe de révol ution . Il est ensu ite possible de réal iser l 'imprégnation de la préforme par de la résine.
À la figure 5c, on a représenté la préforme en tressage de la figure 4b lorsqu'elle a été formée dans son second état à l'issue des opérations de la figure 5d . Les fils de chaîne sont sensiblement disposés selon des cercles centrés sur l'axe de révolution (non représenté) de la préforme 33, tandis que l es fi l s d e tra m e 34 et 35 son t d es cou rbes d éterminées et inclinées relativement à des sections radiales relativement à cet axe de révolution.
À la figure 5d, on a représenté les transformations géométriques appliquées successivement à la préforme pour l'amener de son premier état de fabrication à son second et dernier état de fabrication. Ainsi, dans le mode de réal isation de la fig ure 5d , la préforme en drap dans un prem ier état de fabrication, est d'abord déployée du mandrin suivant une extension radiale E, portant le point 25 d'un rayon porteur rm ou rayon mandrin, au point 25' de rayon final Rm nécessaire à la pièce obtenue à partir de la préforme dans son état final ainsi qu'il sera expliqué plus loin. La préforme prend alors une forme de révolution dont les sections ou génératrices sont en forme de « S » selon les contours 29a'-25'-29b'. Le point 25 du drap sur le mandrin 20 passe alors du rayon rm au rayon Rm par l'extension E sur le point 25' dont la tangente T25' a tourné du fait de l'extension E au plus dans le plan normal à l'axe A du mandrin 20.
On applique alors une transformation géométrique R sur la seconde partie 20b du premier état de fabrication de la préforme sur le mandrin 20, qu i a été agrand ie par l 'extension E selon le profil 25' - 29b' . La dite seconde partie 20b du premier état de fabrication de la préforme est comprise entre le point d ' inflexion ou de rebroussement 25' de tangente T25' et l'extrémité 29b' du drap étendu à droite du dessin. La seconde transformation R comporte notamment une translation parallèle à l'axe de mandrin, de façon à amener la seconde partie étendue 25' - 29b' dans la position 25' - 29b", de sorte que la préforme se trouve dans un second et dernier état de fabrication 29a"-25'-29b". La transformation R peut être comprise comme un pliage de la seconde partie 25' - 29b' du drap de la préforme qui termine sa production ou fabrication proprement d ite . Cette transformation R, exécutée lors de la troisième phase du procédé de fabrication de l'invention, est inverse de l'étape de dépliage qui a été préalablement déterminée lors de la première phase de conception de la pièce. Ce dépl iage est purement virtuelle en ce sens qu'il porte sur une partie de la section de la préforme calculée et non pas sur la préforme fabriquée. Ce dépl iage virtuel permet de calculer la géométrie et l'architecture du drap de la préforme et permet le calcul du mandrin 20 de formage d'un premier état de fabrication de la préforme.
À la figure 5e, on a représenté les transformations qui s'appliquent pour une forme dont la génératrice d'extrema ne constitue pas une tangente radiale mais s'apparente à une arête angulaire. Pour une telle forme, sur le mandrin 20, la position de chaîne 25 sera caractérisée par deux dem i- tangentes T25a et T25b respectivement vers 29a et 29b. Le drap issu du mandrin 20 est déployé suivant une extension E l imitée à la valeur de rayon final correspondant à la chaîne 25', avec les demi-tangentes T25a' et T25b' respectivement vers 29a' et 29b'. La transformation géométrique R transpose symétriquement au plan de la génératrice 25', la partie 25'-29b' de drap en 25'- 29b". On note particulièrement que la seconde partie 25 - 29b de la préforme est, dans ce mode de réalisation, soumise à une extension E pour passer du premier état de fabrication 25 - 29b sur le mandrin 20 à l'état de fabrication intermédiaire 25' - 29b', de sorte que les longueurs curvilignes des éléments de drap composés par les fils de trame et de chaîne tressé sont conservées. Cette contrainte de fabrication et d'autres, alternatives ou non, seront plus complètement définies plus loin. Le pliage R est alors appliqué, comme dans le mode de réalisation de la figure 5d, mais de sorte que la seconde partie 25' - 29b' de la préforme étendue est repliée en 25' - 29b" en respectant une demie tangente T25b" qui forme un angle déterminé, inférieur à 1 80° avec la demie tangente T25a', et à gauche du plan normal à l'axe A de la préforme et du mandrin 20 et qu i passe par les points ou éléments de drap 25 et 25' . La préforme étendue et pliée 29a" - 25' - 29b" est alors dans son second et dern ier état de fabrication . La préforme ainsi fabriquée présente une arête anguleuse en 25' qui constitue le point le plus extrême de la préforme derrière le plan normal à l'axe de révolution A de la préforme.
Da n s ce secon d et d ernier état de fabrication, la préforme convenablement maintenue sur un outillage de formage pourra encore être complétée :
- par superposition de couches de tissus ou tresses continues obtenues par le procédé,
- par apport de morceaux de renforts locaux,
- par insertion de matériau de remplissage non structural tel que mousse de remplissage, ou
- par tout autre complément habituel lement réal isé selon les procédés composites.
L'ensem bl e d u d ra p , formé , tra n sform é , et éventu el l ement m u n i des compléments précités, est installé dans un outillage adapté à un procédé de consolidation choisi pour finaliser la préforme de l'invention. Il est ensuite réalisée l'imprégnation de la préforme par de la résine et la solidification de celle-ci afin de rigidifier la structure. On obtient ainsi l'une des pièces décrites par exemple aux figures 2a-2c et 3a-3g.
L'installation de fabrication de pièces de révolution en matériau composite de l'invention fournit les moyens de mise en œuvre des trois phases principales du procédé évoqué ci-dessus. L'installation comporte un dispositif de calcul d'une architecture d'un tissu sur la base d'une forme donnée d'une pièce de révolution à réal iser en un matériau composite et d'au moins un mandrin pour réaliser une préforme en tissu de ladite pièce de révolution. Ce d ispositif comporte au moins un ord inateu r de CAO éq u ipé d 'un log iciel exécutant le procédé de l'invention, ou au moins un dispositif de description géométrique et de tracé géométrique des formes. L' installation comporte ensuite un dispositif de réalisation d'un tissu reproduisant l'architecture de tissu déterminée. L'installation de tissage ou tressage comprenant le dispositif d'appel de tissage et d'enroulement autour de mandrins fabriqués à partir des dimensions calculées lors de la première phase du procédé. Bien entendu, un tel d ispositif de tissage ou de tressage peut être à la d isposition d 'un fournisseur et son produit stocké et transporté pour la suite du procédé de l'invention. L'installation comporte ensuite un mécanisme pour déployer le tissage depuis le mandrin de confection, jusqu'à la forme final en appliquant les différentes transformations E et R décrites précédemment. Ce dispositif peut aussi comporter des moyens de découpes, des moyens de solidarisation de couches entre elles ou avec des renforts locaux. L'installation comporte ensuite un dispositif pour appliquer une résine polymérisable sur la préforme pour en produire la pièce de révolution.
Dans la suite des figures, on va décrire la première phase du procédé de fabrication de pièces composites par préformes selon l'invention.
Dans cette première phase du procédé de fabrication de pièces, il faut réaliser un calcul pour déterminer à la fois la pièce désirée, en déduire ensuite l'architecture du tissu, tissé ou tressé, utilisable et le profil du mandrin pour produire la première forme de la préforme adaptée à la pièce désirée. Il faut enfin déterminer la transformation géométrique qui permet de réaliser l'expansion et le retournement ou pliage de la préforme de son premier état de fabrication (quand elle est encore enroulée sur son mandrin 20) dans son second état de fabrication, juste avant l'opération d'imprégnation par résine.
Aux figures 6 à 12, on a représenté les diverses techniques de calcul mises en œuvre, dans lesquelles, les surfaces de la pièce sont découpées en mailles selon des règles qui vont être détaillées plus bas, et le drap en tissu ou tressage suivra ces mêmes transformations au cours des différentes étapes du procédé qui ont été décrites précédemment.
Ainsi à la figure 6, on montre la topologie d'une surface de la pièce, de la préforme ou du mandrin recouverte par des courbes de profil désigné par les points des mailles. Un profil comporte une pluralité de points (a, b, c, ...) auquel, le cas échéant, on attribue un indice i allant de 1 à n pour décrire les n profils en courbes de la pièce finale, de la préforme et/ou du mandrin. Pour définir les transformations géométriques permettant de passer de la pièce au mandrin, ou à l'un ou l'autre des deux états de la préforme, on utilise des notations de type (a, b, c, ...) ou (a', b', c', ...) ou enfin (a", b", c", ...). La figure 8 montre la continuité de maillage lors du retournement correspondant la phase R La surface maillée selon des courbes de profils (a,b,c,d,e,f,g,h)i peut être tout d'abord retournée en surface maillée selon des courbes de profils (a',b',c\d\e\f ,g',h')i par symétrie axiale par rapport au point f présentant un extrema d'abscisse. Ainsi par exemple a=a', b=b', c=c', d=d', e=e\ f=f , g=-g\ h=-h'.
On trouve ici l'explication du point 25 mentionné aux figures 4a et 4b. En effet ce point 25 correspond au point f de chaque profil .
Sur la surface ainsi obtenue on applique, pour chaque génératrice circonférentielle, un même facteur d'homothétie radiale de module strictement positif et inférieur à 1 . De préférence, le facteur d'homothétie radiale est tel que l'on atteig ne pour l'ensemble des génératrices (a'i , b'i , ... ) à des rayons compatibles de mand ri ns d'en rou lement de tissu , soit typiq uement des diamètres compris entre 50 mm et de préférence moins de 300 mm. Mais on peut aussi faire en sorte d'avoir des diamètres compris entre 200 et 800 mm par exemple en fonction des dimensions de la pièce finale. Il est donc courant d'avoir des coefficients de l'ordre de 0,1 à 0,3.
Les génératrices rédu ites (a"i , b"i , c"i , ... ) sont espacées de distances telles que :
ab=a'b'=a"b",
bc=b'c'=b"c",
etc ..
ces distances étant observées en abscisses curvilignes le long des profils i considérés.
Sur cette surface de mandrin définie, on enroule le textile qui sort convenablement contexturé par la machine de tissage précitée. Le mandrin ayant une forme non cylindrique de forme "toroïde" les fibres sont tirées (ou appelées) par le mandrin de façon différentielle tout au long de la largeur du métier. La préforme est donc créée par un textile qui épouse une forme non développable, à savoir, la forme d u mand ri n , ou la forme de la couche précédente déjà enroulée sur le mandrin si on enroule plusieurs tours sur la même forme.
Cette méthode, qui a été décrite pour une forme dite en « C », est également appl icable pour une forme en « S » . Pou r la forme en « S » , on considère q u' il s'ag it de deux courbes en « C » q u i se touchent par u ne extrémité opposée du « C » , et on appl ique pour chaque pièce en « C » la méthode décrite précédemment. On appliquera alors deux symétries axiales distinctes sur chacune des deux extrémités du « S » final de part et d'autre de la zone centrale, et on appliquera une homothétie commune et unique de coefficient positif et inférieur à 1 à l'ensemble des deux zones.
Pour une forme de pièce à section de type « W » ou plus, de même que pour des sections en « O » ou en « D » , on multiplie le nombre de symétries axiales autant qu'il y a de points de rebroussements le long du profil.
Les méthodes appliquées par l'homme de l'art pour réaliser ce que l'on appelle du tissage contour, (contour weaving, on capstan contour weaving - ou captsan contour braiding s'agissant de tressage) pourront être appliquées, telles que :
disposer de plusieurs mandrins successifs de forme adaptée,
avoir des contre-rouleaux, etc . , pour tirer le tissage du métier, avant d'enrouler le tissage sur un rouleau, en ménageant une faible tension sur ce dern ier, afin de conserver sur une grande longueur de tissage, la même forme géométrique définie par le mandrin d'appel de tissu.
La solution proposée est particulièrement adaptée pour les formes géométriques torique ou sensiblement torique. Particulièrement, on pourra utiliser les formes décrites à l'aide des figures 1 à 3.
Le procédé de l ' invention pour la défin ition d u mandrin est maintenant décrit dans un autre mode de réal isation, mais ayant même objectif.
Soit une forme géométrique en forme de « C » autour d'un axe de révolution, une couche de tissu couvrant une partie de la surface, pourra être définie génériquement comme, en un point de la surface, avoir un axe de fibres dites circonférentielles, et un axe de fibres dites transversales ou radiales. La transposition au tissage aura pour objectif d'associer fils de chaîne de tissage, aux fibres circonférentielles, et fils de trames, aux fibres transversales. La transposition au cas du tressage sera expliquée plus loin.
Les fibres transversales ont un angle défini par rapport aux fibres circonférentielles, qui n'est pas nécessairement à 90° d'angle.
À partir de ce Vé, ou cette 'rosette', de départ, on génère sur l'ensemble de la surface de la pièce, de proche en proche, des quadrilatères conservant des côtés de même rapport entre sens long (circonférentiel) et sens travers (radial). Si la pièce est de section constante et parfaitement de révolution, pour une couche, on décrit donc, dans chaque plan de révolution une longueur de périmètre correspondant à la long ueu r de fibres circonférentiel les nécessaires à effectuer un tour complet.
Pour deux plans voisins de cette surface, la surface pièce peut être donc assimilée à un cône.
Ce cône étant sur un grand diamètre porteur, afin de faciliter son tissage sur un métier à tisser, il est prévu de réduire le diamètre à un ordre de grandeur de 30 à 300 mm de rayon. Est ainsi défini un facteur d'homothétie entre le cône considéré de la pièce, et le cône de mandrin nécessaire.
De proche en proche pour l'ensemble de la section de pièce, on procède de même.
On atteint ainsi la zone où la section de pièce tangente un plan radial. La discrétisation de cette surface constitue donc un anneau de disque qui selon le facteur d'homothétie de réduction choisi (< 1 ) se transforme donc en tronçon de cône, selon les même règles (même rapport d'homothétie pour les différents cercles, respect de la distance entre les points des deux cercles).
Au delà de ce plan où les points ont une tangente radiale, on poursuit le même principe, mais au lieu de revenir en progression inverse le long de l'axe d'abscisse parallèle à l'axe de révolution, on transpose ces points selon une symétrie plane, de plan orthogonal à l'axe de révolution et contenant le point de tangente radiale.
À la lumière de ce qui a été décrit ci-dessus on comprend comment obtenir un textile tissé en chaîne et trame dont les chaînes seront disposées selon des circonférences sur le mandrin et donc sur la surface finale, des génératrices (a"i, b"i, ...) sur mandrin correspondant à des génératrices (ai, bi, ... ) s u r la forme finale. Les trames sont disposées longitudinalement au mandrin et donc radialement à la surface finale, les profils de mandrin (a"b"c"d"...k") correspondant aux profils (abcd...k) sur le second et dernier état de la préforme.
Pour le motif de tissage du tissu bidimensionnel en chaîne et trame initial, on pourra utiliser toutes les fibres habituellement utilisées pour réaliser des formes textiles, et notamment pour réaliser des tissus pour des pièces en matériaux composites des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres de kevlar ou encore des fibres céramiques. De même, on pourra utiliser tous les motifs de tissages habituels tels que le motif taffetas - ou toile, les motifs sergés, les motifs satins et tous motifs dérivés ou hybrides.
Cependant, notamment dans les zone proches des génératrices de retournement de surface comme la zone autour du plan 25 contenant les points d'inflexion du mandrin (Figure 5a), on utilisera de préférence des motifs dont l'em buvage des fibres soit symétrique dans l'épaisseur, afin d'éviter les distorsions de tissage lors du retournement.
En effet, lors du retournement de surface, dans la zone d'inversion de courbure, les fibres notamment de trames seront amenées à gl isser les unes par rapport aux autres et par rapport aux fils de chaînes du fa it de variations de long ueur un itaire, et dans le cas d'un motif de tissage a un embuvage symétrique en épaisseur, tel qu'une toile ou un sergé 2x2 ou 3x3, les différentes fibres de trames, ont une longueur identique quand on considère le parcours avec l'embuvage. Au retournement, il n'y a donc pas de fibre qui exprime une surtension par rapport à une autre.
Cette disposition sera particulièrement recommandée plus le rayon de courbure à proximité du point 25 du profil de section sera faible, et même nul (cas de la forme à point anguleux selon la figure 5e).
Le concept développé ci -dessus pour un tissu chaîne-trame peut être appliqué également à un tressage, soit biaxial selon des angles positifs et négatifs autour de l'axe, soit triaxial, donc la troisième direction correspondant aux chaînes de la texture tissée s'enroulera autour du mandrin. Le principe de transposition des formes et des textures restant le même, la densité et les orientations de la tresse sur le mandrin dépendant des dispositifs de tressage en amont du mandrin et d'évolution de diamètre du mandrin.
Le principe qui a été exposé ci-dessus s'applique de manière très correcte si on ne considère qu'une couche de tissu et même en utilisant pour la transposition de forme, non pas la surface de mou lage, ma is la surface correspondant à la demi-épaisseur du tissu.
Pou r atteind re ce n iveau de perfection , il faut alors fa ire les hypothèses q uand à la masse surfacique du tissu qu i va être créé par le tissage. La masse surfacique locale dépend en effet du titre des fils util isés (titre = masse en g ram me par kilomètre de fil), des pas de chaînes (qu i peuvent être variable le long de la largeur) et du pas de trame qui est une fonction du diamètre local du mandrin, car théoriquement, les trames sont installées selon des génératrices du mandrin et donc les écartements entre trames sont variables en fonction du diamètre local (tout au long du mandrin il y a un nombre identique de trame pour un même secteur angulaire de mandrin).
Cette masse surfacique variable étant établie, et en fonction de la densité du matériau et de sa distribution volumique, on créera une surface virtuelle correspondant à la mi-épaisseur du tissage prévu.
C'est cette surface sur laquelle est alors appliqué le processus de retournement ou de symétrie(s) partielle(s) et d'homothétie. On obtient ainsi la surface neutre virtuelle du tissu sur le mandrin de tissage.
On déduit alors la surface du mandrin de tissage de la surface virtuelle précédente en ôtant la demi-épaisseur de tissu en fonction de sa masse surfacique locale.
Le procédé de fabrication de l'invention s'applique aussi pour des pièces constituées de multiples couches de tissus, ce qui est très souvent nécessaire. On observe que, pour des épaisseurs de pièces relativement faibles par rapport aux rayons de pièces finales, par exemple pour une pièce d'environ 1 0 mm d'épaisseur dont les génératrices sont sur des rayons porteurs d'au moins 500 mm, les distorsions de longueurs de fibres résultant de l'utilisation d'un même tissu défin i sur un mandrin , pou r réal iser les différentes couches, sont faibles et absorbées par le compactage des couches avant imprégnation de résine, ce qui permet de simplifier l'industrialisation du tissu. On peut donc appliquer une méthode simplifiée consistant à appliquer la méthode à la surface correspondant à une seule couche et réaliser un même tissu pour toutes les couches. On pourra préférablement utiliser la surface correspondant à la demi-épaisseur de pièce selon le degré de distorsions que l'on admet.
La méthode décrite ci-dessus, permet la définition de mandrin et le tissage de tissu pour réal iser un tissu d isposé selon des orientations sensiblement orthogonales quand on regarde le tissu sur la surface pièce.
Cela a pour conséquence qu'un textile ainsi conçu n'offre que deux directions principales de fibres.
Cette limitation est parfois pénalisante pour supporter les sollicitations mécaniques auxquelles une telle pièce peut être soumise. Par exemple une telle géométrie peut souvent est soumise à des sollicitations en torsion, pour lesquelles il est préférable de pouvoir disposer d'au moins une partie de fibres disposées selon des angles en hélice alternées positivement et négativement autour de la révolution.
On peut recourir pour cela à une association avec une technique de tressage qui a été également décrite ci-dessus, ou éventuellement n'avoir recours qu'à une structure textile tressée, mais on peut souhaiter utiliser une texture tissée dont les coûts de production sont souvent moins élevés que le tressage de même que les maîtrises d'angles.
Pour atteindre ces résultats, on applique la méthode illustrée par les figures 1 1 et 12. Il faut donc considérer que sur la forme finale les fibres de trames du tissage auront un angle différent de 90° avec les fibres de chaînes alors que lors du tissage on a naturellement créé un tel angle de 90° . La transposition entre le mandrin et la forme finale se fait en changeant la formulation de distance entre les différentes circonférences du mandrin par rapport à la surface pièce.
Le principe à adopter revient à considérer u n ma il lage en quad rilatères de la su rface de la pièce, dans leq uel , les génératrices circonférentielles (ai, bi, ci, ...) correspondent aux circonférences des différentes chaînes du tissage à obten ir, et pour lesquelles on appl ique successivement les étapes de retournement de surface (symétrie) et de réduction de diamètre; et les segments ab, bc, cd, ... sont orientés de façon à suivre les orientation souhaitées en chaque région de la surface, les segments a"b", b"c" de longueurs égales aux segments ab, bc, ... définis sur la surface, correspondant sur le mandrins sont disposés selon un plan parallèle à l'axe du mandrin.
Le tissage étant réalisé orthogonalement, lors du déploiement pour le drapage de la pièce, on doit réaliser le décadrage du tissu en forme, afin qu'il couvre convenablement la surface, les fils de trames suivront alors les profils (a, b, c, ... h) selon les angles α β γ ... définis tel que présentés sur la figure 1 1 .
Un ensemble de drapage quasi symétrique angulairement pourra être obtenu en décadrant alternativement dans un sens positif ou négatif les couches successives de l'empilement. Si des angles différents sont souhaités pour différentes couches, ils nécessiteront, pour une même surface pièce, autant de mandrins de profils différents.
L'ensemble des méthodes décrites ci-dessus sont particulièrement adaptées pour réaliser les préformes textiles pour la réalisation des pièces structurales en matériaux composites en fonction de leur géométrie et selon des procédés d'im prég nation d irecte tel les q ue RTM (Resin Transfer Moulding), infusion sous vide LRI, infusion avec des films de résine (RFI Resin Film Imprégnation), imprégnation par voie humide, et leurs différents dérivés.
On peut ainsi citer des pièces telles que des profilés en « C » de révolution (Figures 2a, 2b), des « S » de révolution (Figure 3). Des pièces ayant des sections fermées peuvent également être réal isées par cette méthode, la couverture de la surface de la pièce étant obtenue par différentes décompositions de la forme soit en deux parties en « C » (Figure 2c) soit en une seule partie en ouvrant la forme (Figures 3c - 3g).
À la figure 6, on a représenté une surface de révolution d'axe 46 représentant une partie d'une pièce 40 à fabriquer. Une méridienne (a, b, c, d, e, ...) le long d'un fil de trame de préforme 43 a été représentée qui subit une transformation géométrique qui fait passer la surface 40 en une surface transformée 44 qui représente le mandrin. Dans la surface transformée 44, la méridienne (a, b, c, d ,...) de la surface maillée 40 a été transformée en méridienne (a", b", c", ...) sur la surface de mandrin 44 par une homothétie de rapport déterminé sur les angles interceptés par chacun des arcs de profil ab, bc, cd, ... En référence à la figure 7 où on a tracé les sections méridiennes 45 de la pièce ou de la préforme 40 (Figure 6) et 47 du mandrin 44 (Figure 7), il résulte de ce qui précède que la transformation géométrique 41 ou (48, figure 7) est exécutée en respectant une ou plusieurs contraintes selon lesquelles on réalise une conservation des surfaces élémentaires des mailles de la pièce et/ou de la préforme avec celles du mandrin et qui comporte :
- la conservation des périmètres des mailles élémentaires par application d'une homothétie de coefficient unique à toutes les génératrices de rapport constant des rayons ra/ra', rb/rb', ... comptés entre le point courant a de la maille sur la méridienne et l'axe de révolution 46 ;
- écartement des génératrices telles que les distances curvilignes (ab, bc, cd, ...) entre les points de maille le long du profil (a,b,c, ...) restent identiques sur le profil transformé (a', b', c', d', ...) et sur le profil transformé (a", b", c", d", ...).
Les figures 8a, 8b, 9 à 10 représentent les étapes de modélisation d'une préforme à obtenir et de transformation pour en déduire la forme du mandrin associé dans un deuxième exemple de réalisation du procédé de l'invention. La forme de la pièce à obtenir ou de sa préforme en tissu 50 est partiellement représentée à la figure 8a avec son maillage par les fils de chaîne et les méridiennes alignées ici sur les fils de trame. Les points de maillage (a, b, c, ...) sont répétés avec des indices courant i allant de 1 à n et les points (fi) sont disposés sur un fil de chaîne repésentant un extremum des points de la pièce ou de la préforme 50 le long de son axe de révolution.
À la figure 8b, on a représenté le maillage déduit par la transformation géométrique décrite plus haut et défini par les points de la méridienne courante (a'i, b'i, c'i, ...). Les points (fi) le long de la forme 51 correspondront à des points d'inflexion sur le premier état de la préforme sur son mandrin (voir plan 25, sur le mandrin 20, figure 5a).
À la figure 9, on a représenté une section de préforme en ce qu'elle se trouve dans un des deux états respectivement 55, 56 pour le premier état déplié, et 55, 57 sur sa forme finale repliée, correspondant aux repères respectivement 50 et 51 des figures 8a et 8b.
À la figure 10, alignée sur le plan 54 extrême des points de la préforme 55, 57 dans son second état, on a représenté le profil de révolution du mandrin avec les points de maillage (a"i, b"i, c"i, ...) répartis en deux parties 59 et 58 de part et d'autre du plan 54 qui marque le point d'inflexion f"i à la fois du mandrin et de la préforme dans son état 55, 56 déplié.
Les figures 1 1 et 12 représentent les étapes de modélisation d'une préforme à obtenir et de transformation pour en déduire la forme du mandrin associé dans un troisième exemple de réalisation du procédé de l'invention.
À la figure 1 1 , on a représenté pour une pièce à produire avec sa préforme 70, plusieurs fils de trame 71 appartenant à un cadrage sur des fils de chaîne 72 avec une angulation déterminée lors de la fabrication du tissu et déterminée lors de la conception de la préforme. En choisissant une direction de référence A commune, on mesure pour chaque point du maillage l'angle fait avec la direction de référence soit l'angle a pour le segment curviligne ab, l'angle β pour le segment curviligne bc, etc.
Le maillage intial est établi selon les profils (ai, bi, ci, di, ...) ainsi inclinés par rapport aux normales aux lignes circonférentielles.
La surface maillée avec les profils (a'i, b'i, c'i, ...) est établie écartant ces profils de sorte que les distances a'ib'i =aibi.
Les angles δγβα... doivent être inférieurs à la capacité de décadrage du tissu que l'on envisage de produire (en général inférieur à 35°), il est souhaitable de ne pas trop changer d'angles le long du profil ce qui rendrait plus délicat la mise en place sur la forme.
À la figure 12 on a représenté en correspondance un profil 73 maillé par la série de points (ai, bi, ci, ...) et le profil de mandrin dérivé 74, 75 avec les points (a'i, b'i, c'i, ...). On note le point d'inflexion fi qui correspondra au plan de retournement R ou de pliage (Voir figure 5a).
L'invention comporte, en plus de ce qui est spécialement revendiqué, les caractéristiques suivantes :
Le procédé comporte le choix de motifs de tissage symétriques en couverture des deux faces du drap, telles que des armures toile ou sergé.
Le procédé comporte aussi une étape de décadrage du tissu dans au moins une partie du drap.
Dans le procédé, afin de faciliter un tissage sur un métier à tisser, il est prévu de réduire le diamètre à un ordre de grandeur de 30 à 300 mm de rayon par une homothétie de facteur d'homothétie entre le cône considéré de la pièce, et le cône de mandrin nécessaire.
Dans le procédé, pour le tissage du drap bidimensionnel en chaîne et trame initial , on util ise les motifs de tissage tels que le motif taffetas - ou toile, les motifs sergés, les motifs satins et tous motifs dérivés ou hybrides.
Dans le procédé, pour le calcul de la géométrie et de l'architecture du drap, notamment dans les zone proches des génératrices de retournement de surface comme la zone autour du plan (25, figure 5a) contenant les points d'inflexion du mandrin (20, figure 5a), on utilise des motifs dont l'embuvage des fibres est symétrique dans l'épaisseur, afin d'éviter les distorsions de tissage lors du retournement.
Dans le procédé, le tissage chaîne-trame est remplacé par un tressage, soit biaxial selon des angles positifs et négatifs autour de l'axe, soit triaxial , dont la troisième direction correspondant aux chaînes de la texture tissée s'enroulera autour du mandrin.
Dans le procédé, en fonction de la densité du matériau et de sa distribution volumique dans le tissu par tissage ou par tressage, une surface virtuelle correspondant à la m i-épaisseur du tissage prévu est générée sur laquelle est alors appliqué le processus de retournement ou de symétrie(s) partielle(s) et d'homothétie pour le tissu sur le mandrin de tissage.
Le procéd é com porte u n e éta pe pou r constituer de multiples couches de drap lors de la fabrication de la préforme. Le procédé consiste à produire le drap utilisé pour la préforme en une association d'une technique de tissage avec une technique de tressage.
Dans le procédé, lors du déploiement pour le drapage de la pièce, on réalise le décadrage du drap en forme, afin qu'il couvre convenablement la surface, les fils de trames suivant alors les profils (a, b, c, ... h) selon des angles définis.
Dans l'élaboration d'une pièce avec le procédé, drapée avec plusieurs couches, on peut adopter pour chacune d'elles l'une des variantes du procédé qui ont été décrites, et ainsi associer des draps tissés, des draps tissés décadrés et des draps tressés, selon la séquence d'empilement des orientations de fibres souhaitées.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de fabrication de pièces en matériau composite avec des préformes obtenues par tissage contour du genre consistant à enrouler au moins une pièce de drap en tissage ou en tressage autour d'un mandrin sous un champ de tensions déterminées, caractérisé en ce qu'il consiste :
lors d'une première phase, à réaliser la conception de la pièce, le calcul de la géométrie et de l'architecture de drap de la préforme en tissu et le calcul d'au moins un mandrin (20) de formage d'un premier état de fabrication d'au moins une préforme ;
- lors d'une deuxième phase, à réaliser la production du dit au moins un mandrin (20) calculé lors de la première phase et du drap (21 , 23 ; 21 , 27, 28) de la dite au moins une préforme à enrouler sur ce mandrin (20);
lors d'une troisième phase, à extraire la préforme (29a - 25 - 29b) de son mandrin (20 ; 20a, 20b) et l u i appl iquer, une extension rad iale (E) déterminée, et/ou, au delà d'un point d'inflexion (25) sur la préforme enroulée et/ou en extension radiale, une transformation géométrique déterminée (R) qui la fait passer d'un premier état de fabrication (29a, 29b) à un second et dernier état de fabrication (29a", 29b"), et enfin, à réaliser l'imprégnation de la préforme pour obtenir la pièce en matériau composite désirée.
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première phase comporte aussi au moins à partir d'une géométrie déterminée de la préforme à fabriquer :
- une étape de définition d'une architecture (21 , 23, 24 ; 21 , 27, 28) du drap de la préforme à fabriquer dont la section comporte au moins une ligne extrême (T25") séparant au moins deux parties (29a" - 25, 25 - 29b") de la préforme ;
- une étape de dépliage d'au moins une partie (25-29b") de la répartition du drap de la préforme au-delà de la ligne extrême (T25") transformée en point d'inflexion (T25) éliminant tout rebroussement dans la largeur de la section de forme axisymétrique ;
- une étape pour en déduire au moins un mandrin de révolution (20 = 20A,
20B) présentant un développé analogue à la répartition du drap en deux parties (29a - 25, 25 - 29b) après l'étape de dépliage précédente.
3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape pour en déduire au moins un mandrin de révolution (20 = 20A, 20B) consiste, à partir d'un maillage adéquat de l 'état final de la préforme, à appl iquer successivement des transformations géométriques de type symétrie plane et/ou homothétie axiale, et/ou dilatations linéaires pour obtenir la définition géométrique du mandrin de formage (20) du tissage contour.
4 - Procédé selon l 'u ne quelconque des revend ications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de calcul de la géométrie et de l'architecture de drap de la préforme utilise une architecture textile tissé ou tressé, couvrant en un seul coupon, une forme géométrique dont la surface enveloppe comprend, en au moins un plan perpendiculaire à l'axe de révolution ou ass i m i l a bl e à u n axe d e révol ut io n , a u mo i n s d eu x génératrices circonférentielles.
5 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première phase comporte au moins certaines des étapes suivantes :
E1 . maillage de la surface de la pièce à draper ;
E2. identification de génératrices d'extrema de la surface maillée obtenue ;
E3. génération d'une surface maillée retournée par retournement des différentes sous surfaces de la surface maillée obtenue par symétries planes afin d'éliminer les génératrices d'extrema identifiées ;
E4. génération d'une surface maillée retournée et réduite par réduction axiale à partir de la surface maillée retournée obtenue (E3) au moyen d'une similitude comprenant une homothétie axiale de coefficient positif et inférieur à 1 combinée avec une dilatation l inéaire, selon les règles de conservation de développées circonférentielles et de conservation de distances curvilignes le long de profils de la surface, entre ces développées, et enfin définition d'un mandrin d'enroulement de tissu présentant un développé analogue à la surface maillée retournée et réduite (E4) ;
E5. définition des motifs de tissage et/ou tressage qui sera réalisé et enroulé sur le dit mandrin et par une méthode des transformations inverses aux transformations des étapes de retournement (E4) puis de réduction (E3).
6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour le calcul de la géométrie et de l'architecture du drap, les fibres transversales ont un ang le défin i par rapport aux fibres circonférentielles, qu i n'est pas nécessairement à 90° d'angle et en ce que on génère sur l'ensemble de la surface de la pièce, de proche en proche, des quadrilatères conservant des côtés de même rapport entre sens long (circonférentiel) et sens travers (radial). 7 - Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les fibres du drap pour entourer le mandrin sont tirées (ou appelées) par le mandrin de façon différentielle tout au long de la largeur du métier, sous la forme du mandrin, ou la forme de la couche précédente déjà enroulée sur le mandrin si on enroule plusieurs tours sur la même forme.
8 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que on réalise du tissage contour de sorte que :
on dispose de plusieurs mandrins successifs de forme adaptée, on dispose des contre-rouleaux, etc . , pour tirer le tissage du métier, avant d'enrouler le tissage sur un rouleau, en ménageant une faible tension sur ce dernier, afin de conserver sur une grande longueur de tissage, la même forme géométrique définie par le mandrin d'appel de tissu.
9 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, pour la production du drap bidimensionnel, on utilise les fibres habituellement utilisées pour réaliser des formes textiles, et notamment pour réaliser des tissus pour des pièces en matériaux composites des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres de kevlar ou encore des fibres céramiques ;
10 - Installation de fabrication de pièces en matériau composite mettant en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérise en qu'il comporte:
un dispositif de calcul d'une architecture de drap et d'une géométrie d'une préforme sur la base d'une forme donnée d'une pièce de révolution à réaliser en un matériau composite et d'au moins un mandrin pour réaliser une préforme en drap de ladite pièce de révolution ;
un dispositif de réalisation d'un drap reproduisant l'architecture de drap déterminée ;
un mécanisme pour enrouler au moins partiellement le drap d'architecture déterminée autour du dit au moins un mandrin, puis pour réaliser une extension radiale et/ou un repliement d'une partie déterminée du profil de préforme ainsi produit ; et
un dispositif pour appliquer une résine polymérisable sur la préforme pour en produire la pièce de révolution.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4074495A1 (fr) * 2021-04-16 2022-10-19 Airbus Operations GmbH Procédé de fabrication de composants composites ayant une surface ne pouvant pas être déroulée

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3018286B1 (fr) * 2014-03-10 2016-05-27 Aircelle Sa Preforme tissee pour realiser un renfort circonferentiel ou torique a section en omega
DE102015205934B3 (de) * 2015-04-01 2016-09-22 Airbus Operations Gmbh Druckschott und Verfahren zur Herstellung eines Druckschotts
FR3048435B1 (fr) * 2016-03-02 2018-04-06 Safran Aircraft Engines Installation et procede pour la fabrication d'une texture fibreuse en forme de bande presentant en section transversale un profil evolutif
FR3053623B1 (fr) * 2016-07-06 2018-08-17 Safran Nacelles Procede de fabrication d’une preforme pour materiaux composites
FR3062659B1 (fr) * 2017-02-03 2019-03-22 Safran Aircraft Engines Appel de preforme dans un metier a tisser du type jacquard
DE102017208182A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Festlegen einer geometrischen Form eines Kernbauteils für ein faserverstärktes Flechtbauteil, Kernbauteil für ein faserverstärktes Flechtbauteil sowie faserverstärktes Flechtbauteil
FR3071765B1 (fr) 2017-10-03 2020-11-20 Safran Ceram Realisation en materiau composite d'une structure a lobes de melangeur de flux
FR3085126B1 (fr) * 2018-08-27 2020-09-11 Safran Nacelles Procede de fabrication d'une preforme composite pour la fabrication d'un panneau composite a geometrie a double courbure
FR3098225B1 (fr) * 2019-07-03 2021-07-16 3Ditex Dispositif de realisation d'une preforme en 3d, procede de realisation en 3d avec ledit dispositif, preforme en 3d ainsi obtenue
CN114248463B (zh) * 2020-09-21 2024-07-23 江苏金风科技有限公司 纤维织物及其治具和制造方法
FR3116466B1 (fr) * 2020-11-25 2022-11-25 Safran Ceram Préforme fibreuse d'un profil aérodynamique d'aube de turbomachine
CN113085222B (zh) * 2021-04-01 2023-03-21 湖北航泰科技有限公司 一种复合材料增强件及成型工艺方法
FR3126640A1 (fr) * 2021-09-03 2023-03-10 Safran Outillage pour l’enroulement d’une texture fibreuse et procédé d’enroulement associé
FR3129392B1 (fr) * 2021-11-22 2023-11-17 Safran Ceram Procédé d’obtention d’une pièce en matériau composite à matrice céramique.

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4534813A (en) * 1982-07-26 1985-08-13 Mcdonnell Douglas Corporation Compound curve-flat pattern process
CN1056800C (zh) * 1994-12-20 2000-09-27 波音公司 手动辅助操作层压系统
DE102004017418A1 (de) * 2004-04-08 2005-11-03 Grundfos A/S Verfahren zum Herstellen eines formstabilen, hohlkörperförmigen Elementes mit einem Bodenbereich und Verwendung eines solchen Elementes
DE102005041940B4 (de) * 2005-08-30 2013-01-31 ThyssenKrupp Carbon Components GmbH Rad aus Faserverbundwerkstoff sowie Verfahren zu dessen Herstellung
NZ561410A (en) * 2007-09-11 2010-04-30 Parker Hannifin Gmbh End-fittings for composite tubes, method for joining fittings to the ends of composite tubes and composite tubes incorporating end-fittings
US9017814B2 (en) * 2007-10-16 2015-04-28 General Electric Company Substantially cylindrical composite articles and fan casings
FR2935990B1 (fr) * 2008-09-17 2011-05-13 Aircelle Sa Procede de fabrication d'une piece en materiau composite a matrice metallique
US20130269159A1 (en) * 2010-11-03 2013-10-17 University Of Ottawa Novel composite parts, methods and apparatus for manufacturing the same
DE102010053635B4 (de) * 2010-12-07 2017-05-11 Hero Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundprodukts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2014044963A2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4074495A1 (fr) * 2021-04-16 2022-10-19 Airbus Operations GmbH Procédé de fabrication de composants composites ayant une surface ne pouvant pas être déroulée

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Publication number Publication date
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RU2015113957A (ru) 2016-11-10
BR112015003567A2 (pt) 2017-08-15
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WO2014044963A3 (fr) 2014-05-08

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