EP3140105A1 - Procédé et machine pour la réalisation de préformes par application sans compactage de fibres orientées - Google Patents

Procédé et machine pour la réalisation de préformes par application sans compactage de fibres orientées

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Publication number
EP3140105A1
EP3140105A1 EP15721761.3A EP15721761A EP3140105A1 EP 3140105 A1 EP3140105 A1 EP 3140105A1 EP 15721761 A EP15721761 A EP 15721761A EP 3140105 A1 EP3140105 A1 EP 3140105A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
application
fibers
head
fiber
roller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15721761.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alexander Hamlyn
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.)
Coriolis Group
Original Assignee
Coriolis Composites SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coriolis Composites SAS filed Critical Coriolis Composites SAS
Publication of EP3140105A1 publication Critical patent/EP3140105A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • 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
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • 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
    • B29C31/00—Handling, e.g. feeding of the material to be shaped, storage of plastics material before moulding; Automation, i.e. automated handling lines in plastics processing plants, e.g. using manipulators or robots
    • B29C31/04—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity
    • B29C31/042—Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity using dispensing heads, e.g. extruders, placed over or apart from the moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • 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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
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    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing preforms by applying fibers to a tool, a method of making composite material parts from said preforms, and a corresponding application machine.
  • the pre form is obtained after cooling and demolding.
  • This preform can then be subjected to an infusion or resin injection operation to obtain a final piece of composite material, comprising fibers and a resin matrix.
  • This process is conventionally used for the manufacture of preforms from glass fibers.
  • This fiber projection technique ensures good rates for the production of preforms.
  • a disadvantage of this technique is the low mechanical strength of the final part because of the short fibers and not oriented relative to major constraints, the short fibers being projected randomly. This technique can not be used for the manufacture of structural parts.
  • the object of the present invention is to propose a solution to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the present invention proposes a method for producing preforms comprising the application of fibers to an application surface or drape surface, characterized in that it comprises
  • an "application without compaction” or “non-contact application” means an application by means of the head application without compacting the fibers by the application head against the draping surface.
  • the method comprises the application of continuous and oriented fibers, the fibers to be applied being positively entrained continuously in the application head.
  • This application without compaction is as close as possible to the surface to be draped, to limit the unguided distance of the deposited fibers.
  • the fibers are re-routed continuously during draping and cut to the desired length.
  • the continuous drive allows to actively evacuate the fibers without requiring a first grip on the tooling.
  • This application is performed without compaction and can therefore be performed at high rates, higher than in the case of an application to contact by means of a compaction roller.
  • the precision of application of the fibers according to the process according to the invention is less important than that obtained by a method of application to the contact by means of a roll, the resulting preform being able to present in a fold fiber recovery rates and vacuum rates, conventionally called gap rates, larger, and a lower orientation accuracy.
  • the applied fibers are oriented and make it possible to obtain pieces having a good mechanical strength, better than in the case of a projection of short fibers randomly.
  • the application without compacting fibers is carried out by means of an application head capable of applying at least one fiber, preferably several fibers simultaneously, in particular in the form of a strip formed of several fiber substantially edge to edge, said head comprising drive means adapted to drive each fiber, preferably individually, said drive means comprising at least one roller or drive roller, the driving speed is a function of the application speed, and a counter-roller adapted to press the fiber against the drive roller, so that the fiber is driven positively by the latter.
  • the fibers can be driven at the same drive speed, for example by means of a drive roller common, or at different drive speeds, a drive roller being then associated with each fiber.
  • the method comprises the application of fibers provided with a binder and / or the application of binder to the application surface simultaneously and / or subsequently to the application of the fibers.
  • Compacting can be done cold or hot.
  • said binder is activated by heating during the compacting operation, said binder ensuring the cohesion of the preform after compaction.
  • Said binder application preferably comprises the spraying of a liquid binder and / or the projection of a binder in the form of a powder, the said binder allowing the adhesion of the fibers applied to the application surface and / or the fibers previously applied.
  • the process according to the invention is a process for producing dry preforms, comprising less than 10% by weight of binder, preferably less than 5% by weight of binder, said dry preform being thereafter subjected to an impregnation operation of a resin to form a composite part.
  • the dry preforms are obtained by application of dry fibers provided with a binder and / or by application of dry fibers, without binder and application of binder to the application surface.
  • the process is a process for producing pre-impregnated preforms, comprising at least 30% by weight of binder, preferably at least 40% by weight of binder, said binder constituting the matrix of the final composite part, the pre-impregnated preform being not subsequently subjected to an impregnation operation, for a core impregnation of the binder in the fibers, and then a hardening operation.
  • the pre-impregnated preforms are obtained by application of pre-impregnated fibers, and / or by application of dry fibers, without binder, and application of binder to the application surface.
  • said method comprises the application of an adhesion agent, such as water, to promote the adhesion by capillarity of the fibers applied to the tool or the fibers of the folds previously draped.
  • the method comprises fiber cutting operations by cutting means of the application head, at the end of the trajectory, and / or during a trajectory, said cutting means being disposed downstream of the means. drive relative to the direction of advancement of the fibers in the application head.
  • the cut fibers are driven by complementary drive means preferably comprising for each fiber a channel in which circulates an upstream gas flow downstream.
  • complementary drive means make it possible to deposit fibers of restricted lengths, in particular less than the distance between the cutting means and the application surface.
  • These complementary drive means can also drive the fibers throughout the main guide system.
  • the fibers are guided by additional guide means, comprising at least one channel of which at least the downstream portion is formed by a flexible tube coming into contact with the application surface. during application, this is to reduce the distance between the head and the tooling.
  • the head comprises a flexible tube by fiber, each flexible tube being able to move independently.
  • the application in order to facilitate the maintenance of the set of folds on the tooling, the application comprises the flat application by the top of fibers on a substantially flat application surface.
  • the method comprises the application in contact with fibers in defined orientations by means of an application head comprising a compacting roller, preferably operable between an active position to allow application with compaction, to contact, with said roller, and an inactive position in which the head is used for non-compaction application of fibers, said contacting being performed by relative displacement of the application head relative to the application surface according to different trajectories, said head being supported by its compacting roller against the application surface, the counter roller aforesaid drive means being preferably in an inactive position, so that the fiber is not driven positively in the head during the application to the contact.
  • the method comprises a combination of application without compaction of fibers and application with compaction of fibers. This application of contact fibers, called fiber placement, can be carried out to achieve local reinforcements for example, before an application without compacting fibers and / or after an application without compacting fibers and compaction of said applied fibers without compaction.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing composite material parts, characterized in that it comprises
  • a resin impregnation step in the preform comprising adding one or more resins by infusion or injection, or heating the preform to impregnate the whole of the preform with resins forming the binder;
  • Said impregnation step may be performed after a possible step of clipping the preform.
  • the present invention also relates to a fiber application machine comprising
  • an application head comprising a main guide system for guiding at least one continuous fiber towards an application surface, driving means capable of driving each fiber at a driving speed, said driving means comprising a driving roller and a roller adapted to press the fiber against the drive roller, and preferably cutting means capable of cutting each fiber, preferably individually,
  • displacement means capable of effecting a relative movement of the head relative to the application surface of a tool for applying the fibers along paths at an application speed, characterized in that it comprises a control unit adapted to drive the drive means for driving at a driving speed each fiber to be applied depending on the speed of application, so that the fiber is driven positively for the applying said fiber to the drape surface.
  • the machine further preferably comprises a storage and dispensing system for storing and dispensing at least one fiber, and / or conveyance means for conveying the fiber (s) from said storage and dispensing system to the main guidance system. of the head.
  • the main guide system comprises guide channels
  • the head further comprises complementary drive means capable of driving the fibers at least downstream of the cutting means
  • said complementary drive means comprising injection means for injecting a gaseous fluid, such as compressed air or any other type of gas into said guide channels, to create an upstream stream of air downstream towards the lower edge of the the head, at least downstream of the cutting means, said injection means being arranged for example downstream of the cutting means for driving the fibers that have just been cut.
  • the injection means are arranged upstream of the cutting means, better still, upstream of the drive means for driving the fibers into the main guide system.
  • the head comprises additional guiding means capable of guiding the fiber or fibers downstream of the main guiding system, said additional guiding means comprise at least one flexible tube, preferably a flexible tube by fiber, capable of against the application surface, by deforming, for the application of fibers, said complementary drive means possibly causing the fibers in said flexible tube.
  • the head comprises at least one application roller mounted movably with respect to said main guide system between at least
  • said head comprising an actuating system able to maneuver the roll between its two positions.
  • said additional guide means are mounted movable relative to said main guide system between at least one active position in which said strip is adapted to be guided by the first additional guide means for the application without compacting a strip, and an inactive position, in which the first additional guiding means are spaced apart from the main guiding system, said head comprising actuating means able to maneuver the roll in the active position and the first additional guiding means in position inactive to apply a strip to the contact by means of the roll, and to operate the roll in the inactive position and the first additional guide means in the active position to apply without compacting a strip.
  • the operation of the application roller and the first additional guide means between their two positions is achieved by pivoting about one or more pivot axes.
  • the roller and the first additional guide means are mounted on a common support module adapted to be maneuvered by said actuating system for their operation between their two positions, said support module being mounted at the lower ends of two arm extending from both sides of the main guide system, the arms being pivotally mounted relative to the main guide system by their upper end around a pivot axis, disposed above the axis of rotation of the roller.
  • roller and the first additional guide means are mounted on separate support modules, pivotally mounted via pivoting arms.
  • the head further comprises second additional guide means mounted on the support module of the roller and adapted to guide each fiber exiting the main guide system to the roller when said roller is in the active position.
  • the head can understand
  • a compacting wedge mounted on the roller support module, and / or
  • one or more heating systems for example mounted on the common support module or the separate support modules, capable of emitting thermal radiation in the direction of the fiber band before its application without compacting and / or before its application to the contact and / or or towards the mold or fiber strips already applied; and or
  • Application means for applying a binder or an adhesion agent upstream of the lower or downstream edge of the main guide means system relative to the direction of advance of the head, on the application surface and / or previously applied fibers.
  • the machine comprises a draping tool equipped with means of evacuation to promote the holding by suction of the draped fibers on the application surface.
  • said main guide system is able to guide a plurality of fibers towards the application roller in the form of a strip
  • the main guide system comprises first and second guide means arranged in a staggered manner according to two guide planes approaching each other from upstream to downstream to guide the fibers downstream edge of the main guide system in the form of two fiber sheets, the first and second guide means comprising first channels; and second channels opening on the downstream edge of the main guide system.
  • FIG. 1 is a partial schematic view of an application head according to the invention for producing a preform
  • FIGS. 2A and 2B are two schematic side views illustrating the draping operation by means of the head of Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic view from above of the draping tool illustrating fibers draped in different orientations
  • FIG. 4A, 4B and 4C are schematic side views illustrating the compacting operation and a resultant preform
  • FIG. 5 illustrates a variant of the trajectory of the head for draping fibers
  • FIG. 6 is a diagrammatic side view of the draping tool illustrating an alternative application of fibers
  • FIG. 7 is a schematic side view illustrating a binder application operation by means of the application head
  • FIG. 8 is a partial schematic view of an application head according to a second embodiment, in the application position with compacting
  • FIG. 9 is a partial enlarged view of the head of FIG. 8;
  • FIG. 10 is a view similar to that of Figure 8, the head being in the application position without compacting;
  • FIG. 11 is a partial enlarged view of the head of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a partial schematic view of an application head according to a third embodiment.
  • FIG. 1 partially illustrates a fiber application head 1 according to the invention, also known as a drape head, provided here for the application of a strip formed from one or more fibers.
  • the fibers 9 enter the head in the form of two plies of fibers, and the head 1 comprises a main guide system 11 for guiding the fibers to form a fiber web in which the fibers are arranged side by side.
  • the main guide system comprises first guide channels 111a and second guide channels 111b in which pass respectively the fibers of the first web and the fibers of the second web.
  • These guide channels are for example formed at the assembly interface of a central piece 112, wedge-shaped, and two side plates 113a, 113b, for example by grooves formed on the faces of the central piece and / or side plates.
  • the first channels and the second channels are staggered, in two planes PI, P2 guide approaching each other from upstream to downstream, so that the fibers of the two layers are substantially disposed edge to edge in outlet of the head, at the downstream edge 114 of the head, also called lower edge.
  • the PI planes, P2 guide are arranged symmetrically on either side of the plane P3 median symmetry of the guidance system.
  • the head comprises for example a support structure (not shown) on which is mounted the main guide system and by which the head can be assembled to a displacement system, adapted to move the head in at least three directions perpendicular to each other .
  • the displacement system comprises for example a robot comprising a wrist or poly-articulated arm at the end of which is mounted said application head.
  • the head is fixed and the draping mold or tool is able to be moved relative to the head to perform draping operations.
  • the fibers are conveyed from storage means (not shown) to the head via conveying means (not shown).
  • the fiber storage means may comprise a creel in the case of fibers packaged in the form of coils.
  • the conveying means may be formed of flexible tubes, each tube receiving a fiber in its internal passage.
  • the head further comprises, on either side of the main guiding system, cutting means 12, for individually cutting each fiber passing through the guiding system, locking means 13, arranged upstream of the cutting means by relative to the direction of advancement of the fibers, for blocking each fiber that has just been cut, and drive means 14, arranged upstream of the cutting means, for driving individually each fiber, in order to be able to stop and resume the application of a band at any time, as well as to choose the width of the band.
  • the cutting means 12 For each fiber of a web, the cutting means 12 comprise a blade 121 mounted at the end of the rod of a cylinder 122.
  • the cutting cylinder is able to move its blade from a rest position to a cutting position to cut a fiber.
  • the cutting means comprise for example counter-tools arranged on the central piece 112, vis-à-vis the cutting edges of the blades, and against which the blades abut in the cutting position.
  • the cylinders are arranged in a row, and the counter-tools comprise a bar, for example of elastomeric material, housed in the central piece.
  • the locking means 13 For each fiber of a web, the locking means 13 comprise a stud 131 mounted at the end of the rod of a locking jack 132.
  • the locking cylinder is able to move its block from a rest position to a blocking position to block a fiber.
  • the locking means comprise counter-locking tools arranged on the central part, opposite the bearing surfaces of the pads, and against which the pads abut in the locking position.
  • the locking cylinders are arranged in a row, above the row of cutting cylinders, said counter tools are formed for example of the same rigid bar housed in a housing of the central part.
  • the drive means 14 comprise a counter-roller 141 actuated by a drive cylinder 142 between a spaced position, said rest position, in which the counter-roller is disposed at a distance from a driving roller, and a driving position for pressing the fiber against the drive roller 143.
  • the counter-roller 141 is rotatably mounted on a yoke mounted at the free end of the rod 142 of the cylinder training.
  • the drive cylinders and the counter rollers are arranged in a row between the row of cutting cylinders and the row of locking cylinders.
  • the drive rollers are mounted on the same axis or drive rod 144.
  • the two drive rods carrying the drive rollers are rotatably mounted on the central part 112.
  • the Driving rods are continuously rotated in the direction of rotation represented by the arrows SI.
  • the drive rods are for example rotated by the same motor, by means of a belt mounted on the ends of the drive rods and the motor shaft.
  • the motor is driven by a control unit of the head so that the rotational or driving speed of the drive rollers is proportional to the speed of movement or application of the head.
  • the drive rollers for the fibers of each web are replaced by a same drive roller.
  • the locking means 13, the drive means 14 and the cutting means 12 of the first ply and the second ply are arranged symmetrically on either side of the plane of symmetry P3.
  • the driving, cutting and / or blocking means for a fiber sheet are arranged in two superposed rows, said means for two fibers adjacent ones of the same sheet being in different rows.
  • the cutting cylinders, blocking and driving are controlled by a control unit of the head.
  • the head is for example designed to receive eight fibers, 6.35 mm wide, and allow the application of strips of one to eight fibers.
  • the head further comprises air injection means 15 for injecting compressed air into the guide channels 111a, 111b, and creating an upstream flow of air downstream, towards the lower edge 114 of the head.
  • air injection means comprise injection tubes 151 connected to the guide channels, downstream of the cutting means.
  • the air flow is preferably air-conditioned, namely regulated in temperature and / or hygrometry, and purified to avoid any contamination of the fibers.
  • the head is used to apply fibers to a mold, by relative movement of the head over a draping tool, without contact between the head and the draping tool, the fibers to be applied being driven positively by their pebbles respective training which fibers are plated by their respective counter-rollers in driving position.
  • the head is used for producing a dry preform P of omega section, as illustrated in FIG. 4C, from dry fibers, provided with a binder in powder form and / or one or more webs, and / or in the form of co-mixed fibers, for example continuous flat carbon fibers, of the wick type, comprising a multitude of carbon threads or filaments, with a thermoplastic binder in the form of of powder, present in an amount of the order of 2% by weight.
  • the preform P is made by superimposing several plies of fibers in orientations at 0 °, 90 °, + 45 ° and -45 °, on the application surface 21 of FIG. a draping tool 2, which here constitutes a male forming tool.
  • the application surface 21 corresponds to the inner surface of the preform to be produced, and is provided with a longitudinal projection whose section corresponds to the section of the preform to be produced.
  • the surface thus has an upper flat portion 21a connected to lateral plane portions 21b by two ramp portions 21c.
  • FIG. 3 schematically illustrates only two bands of fibers of a 90 ° fold, and only one band. of each following fold at 0 °, + 45 ° and -45 °.
  • FIGS. 2A and 2B illustrate an operation for applying a band of fibers to the tooling by moving the head along a trajectory T1 at 90 °.
  • the drive rollers continuously drive the fibers to deposit them on the surface of the draping tool.
  • the path is substantially rectilinear and is defined so that the head can pass over the boss without coming into contact therewith. At the end of the trajectory, each fiber is cut, locked and its counter-roller is maneuvered in the rest position.
  • the set of plies E is subjected to a compacting operation also called forming operation, said operation consisting in compacting the set of plies between the male forming tool 2 and a female forming tooling 3 having a longitudinal groove of shape corresponding to that of the boss, by relative approximation of the draping tool and the female molding tool, as shown in Figures 4A and 4B.
  • This compaction is carried out hot, by heating the two tools 2, 3, in order to soften the binder and obtain a preform.
  • compacting is accomplished using a vacuum tarpaulin system in place of the female forming tool.
  • the resulting preform is then subjected to an operation of adding resin by injection and / or infusion to finally obtain a piece of composite material.
  • the fibers applied are fibers pre-impregnated with one or more thermoplastic or thermosetting resins.
  • the set of plies is subjected to a compacting operation, as described above, and to a hardening operation, also called a consolidation operation, these two operations being combinable and carried out with the same tooling.
  • the draping operation consists of flat draping a plurality of plies without compacting in complementary orientations on a substantially flat surface of a draping tool formed of a plate.
  • the set of folds is subjected to a forming operation between a male forming tool and a female forming tool.
  • the set of plies is transferred from the draping tool to the female forming tool.
  • FIG. 5 illustrates an alternative embodiment of trajectories, in which the head 1 follows the application surface 21 while remaining substantially at the same distance from the latter, so as to make a non-contact application as close as possible to the surface of the application 21, and thus limit the distance over which the fibers are not guided.
  • the head is here equipped with a heating system 16 to heat the binder during application of the fibers, and thus allow adhesion of the fibers of the various plies.
  • the heating system for example of the infrared lamp type, heats the fibers before they are applied to the application surface, as well as the application surface or the fibers previously deposited. n upstream of the lower edge of the head relative to the direction of advancement.
  • FIG. 6 illustrates a fiber application variant in which fiber cutting operations are performed during each path in order to apply short fibers 94, of a few centimeters, for example of the order of 5 to 8 cm. , one behind the others.
  • each fiber is cut into segments 94 via its associated cutting means, while being continuously driven by its drive means.
  • the application is made by performing head trajectories as illustrated in Figure 5, and injecting air via the injection tubes 151 to drive to the application surface fibers once cut.
  • FIG. 7 illustrates an alternative embodiment in which the head 1 is equipped with application means 17 for the application of a binder to the application surface 21 or to the previously deposited fibers.
  • the binder application means comprises a nozzle for spraying a liquid binder or for spraying a binder in powder form.
  • the application of binder is carried out during application of fibers or between fiber applications, for example before making a fold.
  • the fibers applied are dry, non-bindered fibers
  • the application means are used to apply a binder, in a sufficient quantity, of the order of approximately 4% by weight, to allow during application, adhesion of the fibers applied to the application surface or to the fibers of the preceding plies, and cohesion of the preform after the compacting operation.
  • the application means is used to apply a binder of one or more resins in an amount sufficient to form the matrix of the final composite part.
  • the application means are used to spray an adhesion agent, such as water to allow the adhesion by capillarity of the fibers on the tool or the fibers of the folds previously draped.
  • an adhesion agent such as water
  • Figures 8 to 11 illustrate a head according to a second embodiment, wherein the head allows either the application without compaction of fibers, or the application with compaction of fibers by means of a compacting roller.
  • head 1 previously described is equipped with a compaction roller 3 that can be operated between an active position and an inactive position.
  • the head comprises a support module 4 on which are mounted a first additional guidance system 5 associated with a compacting roller 3, and a second additional guidance system 6.
  • the support module is movable between
  • a compacted application position also called a placement position, as illustrated in FIG. 8, in which the roll is in the active position, the first additional guidance system guiding the fibers exiting the main guide system to the closer to the roller, and
  • the second additional guidance system guides the fibers coming out of the main guidance system as close as possible to the surface of the 'application.
  • the support module 4 comprises two support elements 40 between which the additional guidance systems 5, 6 are mounted on either side of the plane of symmetry P4 of the support module.
  • the roller 3 is rotatably mounted about an axis of rotation Al, between the two support members 40, on the side of the first additional guide system 5.
  • the support module is assembled at the lower ends of two arms 41 extending from one side to the other. other side faces of the main guide system.
  • Each arm is pivotally mounted on a lateral face of the guide system about a pivot axis A2, arranged in the plane of symmetry P3 of the main guide system, and is assembled, preferably removably, at the plane P4 of symmetry to a support member 40.
  • the arms 5 are pivotable about the axis A2 to move the support module between its two positions.
  • the first additional guidance system 5 comprises a bar 51 disposed parallel to the axis Al rotation assembled by its ends to the two support members, preferably removably.
  • the bar has a generally triangular, wedge-shaped cross-sectional shape with a so-called upper surface oriented towards the main guiding system when the roller is in the active position, a so-called external surface, substantially flat, facing outwards, and a so-called internal, concave surface, oriented towards the roll and whose concavity corresponds to the surface of the roll.
  • the bar comprises two parallel rows of additional guide channels.
  • the first additional channels 52 of a first row and the second additional channels 53 of the second row are arranged in staggered rows.
  • additional channels are open and are formed of grooves, formed on the inner and outer surfaces of the bar, and opening on the upper surface.
  • the first channels 52 are formed of grooves formed on the concave inner surface of the bar
  • the second channels 53 are formed of grooves on the outer surface.
  • the downstream edge 114 of the main guiding system may have a convex cylindrical surface, the bar of the additional guiding system then having a concave upper surface of shape. corresponding.
  • the bar 51 is disposed vis-à-vis the downstream edge of the main guide system, its first additional channels 52 are arranged in the extension of the first guide channels 113a of the first sheet arranged according to the plane PI , and its second additional channels 53 are arranged in the extension of the second guide channels 113b of the second sheet disposed along the plane P2.
  • a guide plate 54 removably mounted on the bar, against the outer surface.
  • the module is furthermore equipped with heating means formed here of an infrared lamp 71 for heating the fibers coming out of the additional guidance system, and / or the mold and / or the fiber strips already applied upstream of the compacting roller, just before the compacting of the strip by the roller, in order to at least soften the binder and thus promote the adhesion of the strips together.
  • the lamp 71 is mounted on at least one of the two support members and is disposed downstream of the roll 3 with respect to the lay-up direction S2.
  • the module is equipped with a compacting wedge 74 arranged downstream of the roll with respect to the direction of advancement of the head, this wedge making it possible to guarantee compaction over the entire width of the band, in particular during corner passages, as described in patent document EP 2 414 152.
  • the second additional guiding system 6 comprises first flexible tubes 64 and second flexible tubes 65 mounted on the module by means of a bar 60 which is arranged parallel to the axis Al, and assembled by its ends to the two support members 40, preferably removably.
  • the bar has a concave upper surface oriented toward the main guide system when the module is in the uncompressed position, two side surfaces and a lower downstream surface.
  • the bar comprises first and second additional channels 62, 63, arranged in a staggered manner, opening on the upper surface and the lower surface.
  • the bar 61 is disposed opposite the downstream edge of the main guide system, its first additional channels 62 are arranged in the extension of the first guide channels 113a, and its second additional channels 63 are arranged in the extension of the second guide channels 113b.
  • the first and second flexible tubes 64, 65 are mounted at one end respectively in said first and second additional channels 62, 63.
  • the head When the module is in the application position without compaction, the head can be used for the application without compaction of fibers in both draping directions S2 and S3.
  • the module is equipped with heating means, formed here of a first infrared lamp 72 and a second infrared lamp 73, mounted symmetrically on either side of the bar 60, for heating the fibers coming out of the flexible tubes, and or the mold or strips of fibers already applied, respectively in the lay-up direction S2 and in the lay-up direction S2.
  • the support module is maneuvered between its two positions by an actuating system (not shown), for example formed of a cylinder whose cylinder is fixedly mounted on the head relative to the main guide system and whose cylinder rod is assembled to an arm.
  • an actuating system for example formed of a cylinder whose cylinder is fixedly mounted on the head relative to the main guide system and whose cylinder rod is assembled to an arm.
  • the roll For drape compaction of a fiber web on a mold in the direction S2, the roll is brought into its active position by operating the module in the application position to the contact.
  • the fibers guided in the channels of the main guide system are then guided in the additional channels 52, 53 of the bar 51 to then be applied to the mold by the roller.
  • the module For layup without compaction of a fiber web in the S2 or S3 direction, the module is maneuvered in its application position without compaction.
  • the fibers leaving the channels of the main guide system are guided in the additional channels of the additional guidance system, then in the flexible tubes to then be applied to the mold.
  • the tubes are advantageously in contact with the application surface for guiding the fibers onto the application surface. Because of the flexibility of the tubes, they deform in contact with the application surface so that no compaction force is applied to the fibers. The force resulting from the friction between the tubes and the fibers already applied is small enough that the fibers already applied are not driven by the tubes.
  • the head can be used for the manufacture of preform by application without compaction of fibers, by application with compaction of fiber via the roll, or by a combination of both types of application.
  • an operation of compaction of fibers applied without compacting is preferably carried out before carrying out the application with compaction of fibers, the application with compaction being for example made to form reinforcements having mechanical characteristics in the preform.
  • FIG. 12 illustrates a head 101 according to a third embodiment comprising, as previously, a support module 104 movable between two positions and carrying a first additional guiding system 106a for draping without compacting in the first direction S2, and a second additional guiding system 106b for draping without compaction in the second direction S3.
  • Each additional guidance system 106a, 106b comprises as previously a bar 160a, 160b on which are mounted first flexible tubes 164a, 164b and second flexible tubes 165a, 164b.
  • the flexible tubes 164a, 165a, of the first additional guiding system 106a are preloaded so as to be bent in the direction opposite to the direction S2.
  • Flexible tubes 164b, 165b of the second additional guidance system 106b are bent in the opposite direction to the direction S3.
  • the module is operated in a first position in which the fibers are guided in the flexible tubes 164a, 165a.
  • the tubes are advantageously brought into contact with the draping surface.
  • These curved tubes form a guide ramp for the fibers and ensure proper guidance of the fibers, while limiting the forces applied by the tubes on the application surface.
  • the module is operated in its second position illustrated in Figure 12 in which the fibers are guided in the flexible tubes 164b, 165b.
  • the tubes are advantageously brought into contact with the draping surface.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de réalisation de préformes, un procédé de réalisation de pièces en matériau composite à partir desdites préformes, et une machine d'application correspondante. Le procédé de réalisation de préformes comprend l'application sans compactage de fibres continues (9), sur la surface d'application au moyen d'une tête d'application (1) dans des orientations définies, et le compactage des fibres appliquées pour obtenir une préforme, ladite application étant réalisée par déplacement relatif de la tête par rapport à la surface de drapage selon différentes trajectoires, sans compactage des fibres, la ou les fibres étant entraînées positivement dans la tête par des moyens d'entraînement, des opérations de coupe des fibres étant effectuées en fin de trajectoire et/ou en cours de trajectoire par des moyens de coupe, les fibres coupées étant entraînées par des moyens d'entraînement complémentaires comprenant pour chaque fibre un canal dans lequel circule un flux gazeux.

Description

PROCÉDÉ ET MACHINE POUR LA RÉALISATION DE PRÉFORMES PAR APPLICATION SANS COMPACTAGE DE
FIBRES ORIENTÉES
La présente invention concerne un procédé de réalisation de préformes par application de fibres sur un outillage, un procédé de réalisation de pièces en matériau composite à partir desdites préformes, et une machine d'application correspondante.
Il est connu notamment par le document EP 1 250 991 des procédés de réalisation de préformes par projection de fibres éventuellement associées à un liant. Les fibres déroulées depuis des bobines ou pelotes sont acheminées jusqu'à une tête de projection dans laquelle les fibres sont coupées par des couteaux rotatifs en segments de 10 à 50 mm. La tête est montée à l'extrémité d'un bras robotisé pour faire une projection en continu de fibres coupées sur un outillage, par exemple un moule femelle. Le liant, par exemple sous forme filaire, est également acheminé jusqu'à la tête pour être coupé et projeté avec les fibres coupées. Ce moule peut être percé d'une multitude de trous pour permettre une aspiration et un maintien des fibres projetées. Une fois la projection terminée, le moule est refermé et chauffé pour compresser la pré forme à l'épaisseur souhaitée, et fondre le liant. La pré forme est obtenue après refroidissement et démoulage. Cette préforme peut ensuite être soumise à une opération d'infusion ou d'injection de résine pour obtenir une pièce finale en matériau composite, comprenant des fibres et une matrice de résine. Ce procédé est classiquement utilisé pour la fabrication de préforme à partir de fibres de verre.
Cette technique de projection de fibres assure de bonnes cadences pour la production de préformes. Un inconvénient de cette technique est la faible tenue mécanique de la pièce finale en raison des fibres courtes et non orientées par rapport à des contraintes principales, les fibres courtes étant projetées de manière aléatoire. Cette technique ne peut être utilisée pour la fabrication de pièces de structure.
Il est également connu des procédés dit de placement de fibres dans lesquels des fibres continues sont déposées au contact sur un outillage dans des orientations définies. Ce procédé d'application au contact est mis en œuvre au moyen d'une tête d'application de fibres comportant un rouleau d'application destiné à venir en contact contre l'outillage pour appliquer une bande formée d'une ou plusieurs fibres plates continues, et un système de guidage pour guider la ou les fibres sur ledit rouleau. Les fibres appliquées peuvent être des fibres plates continues, de type mèches, sèches ou imprégnées de résine thermodurcissable ou thermoplastique, notamment des fibres de carbone, constituées d'une multitude de fils ou filaments de carbone. Ces procédés permettent de réaliser des pièces de structure de bonne tenue mécanique. Toutefois les cadences de production apparaissent peu compatibles avec celles requises dans certains domaines, en particulier dans le domaine automobile.
Le but de la présente invention est de proposer une solution visant à pallier les inconvénients précités.
A cet effet, la présente invention propose un procédé de réalisation de préformes comprenant l'application de fibres sur une surface d'application ou surface de drapage, caractérisé en ce qu'il comprend
- l'application sans compactage de fibres continues, de préférence unidirectionnelles, sur la surface d'application au moyen d'une tête d'application dans des orientations définies, lesdites orientations des plis étant définies en fonction de contraintes principales exercées sur la pièce finale obtenue à partir de la préforme, ladite application étant réalisée par déplacement relatif de la tête d'application par rapport à la surface de drapage, à une vitesse d'application, selon différentes trajectoires, sans compactage des fibres par la tête d'application, pour former plusieurs plis superposés de fibres dans différentes orientations, la ou les fibres étant entraînées positivement dans la tête d'application, de préférence à une vitesse d'entraînement au moins égale à la vitesse d'application, de sorte que les fibres soient appliquées sans fixation préalable des fibres à ladite surface d'application ou aux fibres préalablement appliquées,
- le compactage, également appelé formage, des fibres appliquées pour obtenir une préforme.
Dans la présente, une « application sans compactage » ou « application sans contact » désigne une application au moyen de la tête d'application sans compactage des fibres par la tête d'application contre la surface de drapage.
Selon l'invention, le procédé comprend l'application de fibres continues et orientées, les fibres à appliquer étant entraînées positivement continûment dans la tête d'application. Cette application sans compactage se fait au plus près possible de la surface à draper, afin de limiter la distance non guidée des fibres déposées. Les fibres sont réacheminées en continu durant le drapage et coupées à la longueur souhaitée. L'entraînement continu permet d'évacuer de façon active les fibres sans nécessiter une première accroche sur l'outillage.
Cette application est effectuée sans compactage et peut de ce fait être réalisée à des cadences importantes, plus élevées que dans le cas d'une application au contact au moyen d'un rouleau de compactage. La précision d'application des fibres selon le procédé selon l'invention est moins importante que celle obtenue par un procédé d'application au contact au moyen d'un rouleau, la préforme résultante pouvant présenter dans un pli des taux de recouvrement de fibres et des taux de vide, classiquement appelés taux de gap, plus importants, et une précision d'orientation moins élevée. Toutefois, les fibres appliquées sont orientées et permettent d'obtenir des pièces présentant une bonne tenue mécanique, meilleure que dans le cas d'une projection de fibres courtes de manière aléatoire.
Selon un mode de réalisation, l'application sans compactage de fibres est réalisée au moyen d'une tête d'application apte à appliquer au moins une fibre, de préférence plusieurs fibres simultanément, en particulier sous la forme d'une bande formées de plusieurs fibres sensiblement bord à bord, ladite tête comprenant des moyens d'entraînement aptes à entraîner chaque fibre, de préférence individuellement, lesdits moyens d'entraînement comprenant au moins un galet ou rouleau d'entraînement, dont la vitesse d'entraînement est fonction de la vitesse d'application, et un contre-galet apte à plaquer la fibre contre le rouleau d'entraînement, de sorte que la fibre soit entraînée positivement par ce dernier.
Les fibres peuvent être entraînées à une même vitesse d'entraînement, par exemple au moyen d'un rouleau d'entraînement commun, ou à des vitesses d'entraînement différentes, un galet d'entraînement étant alors associés à chaque fibre.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'application de fibres munies d'un liant et/ou l'application de liant sur la surface d'application simultanément et/ou ultérieurement à l'application des fibres.
Le compactage peut être réalisé à froid ou à chaud. Dans le cas d'un compactage à chaud, ledit liant est activé par chauffage lors de l'opération de compactage, ledit liant assurant la cohésion de la préforme après le compactage.
Ladite application de liant comprend de préférence la pulvérisation d'un liant liquide et/ou la projection d'un liant sous forme de poudre, ledit liant permettant l'adhésion des fibres appliquées sur la surface d'application et/ou les fibres préalablement appliquées.
Selon un premier mode de réalisation, le procédé selon l'invention est un procédé de réalisation de préformes sèches, comprenant moins de 10% en poids de liant, de préférence moins de 5 % en poids de liant, ladite préforme sèche étant par la suite soumise à une opération d'imprégnation d'une résine pour former une pièce composite. Les préformes sèches sont obtenues par application de fibres sèches munies d'un liant et/ou par application de fibres sèches, sans liant et application de liant sur la surface d'application.
Selon un second mode de réalisation, le procédé est un procédé de réalisation de préformes de type pré-imprégnées, comprenant au moins 30% en poids de liant, de préférence au moins de 40% en poids de liant, ledit liant constituant la matrice de la pièce composite finale, la préforme pré-imprégnée étant pas la suite soumise à une opération d'imprégnation, pour une imprégnation à cœur du liant dans les fibres, puis une opération de durcissement. Les préformes pré-imprégnées sont obtenues par application de fibres pré-imprégnées, et/ou par application de fibres sèches, sans liant, et application de liant sur la surface d'application.
Selon un mode de réalisation, ledit procédé comprend l'application d'un agent d'adhésion, telle que de l'eau, pour favoriser l'adhésion par capillarité des fibres appliquées sur l'outillage ou les fibres des plis préalablement drapés. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des opérations de coupe des fibres par des moyens de coupe de la tête d'application, en fin de trajectoire, et/ou en cours de trajectoire, lesdits moyens de coupe étant disposés en aval des moyens d'entraînement par rapport à la direction d'avancement des fibres dans la tête d'application.
Selon un mode de réalisation, en aval des moyens de coupe, les fibres coupées sont entraînées par des moyens d'entraînement complémentaires comprenant de préférence pour chaque fibre un canal dans lequel circule un flux gazeux d'amont en aval. Ces moyens d'entraînement complémentaires permettent de déposer des fibres de longueurs restreintes, notamment inférieure à la distance entre les moyens de coupe et la surface d'application. Ces moyens d'entraînement complémentaires peuvent également entraîner les fibres dans l'ensemble du système de guidage principal.
Selon un mode de réalisation, en aval des moyens de coupe, les fibres sont guidées par des moyens de guidage additionnels, comprenant au moins un canal dont au moins la portion aval est formée par un tube flexible venant en contact avec la surface d'application lors de l'application, ceci afin de réduire la distance entre la tête et l'outillage. Avantageusement la tête comprend un tube flexible par fibre, chaque tube flexible pouvant bouger de façon indépendante.
Selon un mode de réalisation, afin de faciliter le maintien de l'ensemble de plis sur l'outillage, l'application comprend l'application à plat par le dessus de fibres sur une surface d'application sensiblement plane.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend l'application au contact de fibres dans des orientations définies au moyen d'une tête d'application comprenant un rouleau de compactage, de préférence manœuvrable entre une position active pour permettre une application avec compactage, au contact, avec ledit rouleau, et une position inactive dans laquelle la tête est utilisée pour une application sans compactage de fibres, ladite application au contact étant réalisée, par déplacement relatif de la tête d'application par rapport à la surface d'application selon différentes trajectoires, ladite tête étant en appui par son rouleau de compactage contre la surface d'application, le contre- galet précité des moyens d'entraînement étant de préférence dans une position inactive, de sorte que la fibre ne soit pas entraînée positivement dans la tête lors de l'application au contact. Selon ce mode de réalisation, le procédé comprend une combinaison d'application sans compactage de fibres et d'application avec compactage de fibres. Cette application de fibres au contact, appelée placement de fibres, peut être effectuée pour réaliser des renforts locaux par exemple, avant une application sans compactage de fibres et/ou après une application sans compactage de fibres et un compactage desdites fibres appliquées sans compactage.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication de pièces en matériau composite, caractérisé en ce qu'il comprend
- la réalisation d'une préforme par application de fibres tel que décrit précédemment,
- une étape d'imprégnation de résine dans la préforme, ladite étape d'imprégnation comprenant l'ajout d'une ou plusieurs résines par infusion ou injection, ou le chauffage de la préforme pour imprégner dans l'ensemble de la préforme la ou les résines formant le liant ; et,
- une étape de durcissement.
Ladite étape d'imprégnation peut être effectuée après une éventuelle étape de détourage de la préforme.
La présente invention a également pour objet une machine d'application de fibres comprenant
- une tête d'application comportant un système de guidage principal pour guider au moins une fibre continue vers une surface d'application, des moyens d'entraînement aptes à entraîner chaque fibre à une vitesse d'entraînement, lesdits moyens d'entraînement comprenant un rouleau d'entraînement et un galet apte à plaquer la fibre contre le rouleau d'entraînement, et de préférence des moyens de coupe aptes à couper chaque fibre, de préférence individuellement,
- des moyens de déplacement aptes à effectuer un déplacement relatif de la tête par rapport à la surface d'application d'un outillage pour appliquer les fibres selon des trajectoires à une vitesse d'application, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de commande apte à piloter les moyens d'entraînement pour entraîner à une vitesse d'entraînement chaque fibre à appliquer en fonction de la vitesse d'application, de sorte que la fibre soit entraînée positivement pour l'application de ladite fibre sur la surface de drapage.
La machine comprend en outre de préférence, un système de stockage et de distribution pour stocker et distribuer au moins une fibre, et/ou des moyens d'acheminement pour acheminer la ou les fibres dudit système de stockage et distribution vers le système de guidage principal de la tête.
Selon un mode de réalisation, le système de guidage principal comprend des canaux de guidage, la tête comprend en outre des moyens d'entraînement complémentaires, aptes à entraîner les fibres au moins en aval des moyens de coupe, lesdits moyens d'entraînement complémentaires comprenant des moyens d'injection pour injecter un fluide gazeux, tel que de l'air comprimé ou tout autre type de gaz dans lesdits canaux de guidage, afin de créer un flux d'air d'amont en aval, en direction du bord inférieur de la tête, au moins en aval des moyens de coupe, lesdits moyens d'injection étant disposés par exemple en aval des moyens de coupe pour entraîner les fibres venant d'être coupées. De préférence les moyens d'injection sont disposés en amont des moyens de coupe, mieux encore, en amont des moyens d'entraînement, pour entraîner les fibres dans le système de guidage principal. Ce flux d'air permet d'entraîner les fibres vers la surface d'application et permet en particulier d'appliquer sur une surface d'application, dans une orientation donnée, des fibres de longueur inférieure à la distance entre la zone de coupe de la fibre et la surface d'application.
Selon un mode de réalisation, la tête comprend des moyens de guidage additionnels aptes à guider la ou les fibres en aval du système de guidage principal, lesdits moyens de guidage additionnels comprennent au moins un tube flexible, de préférence un tube flexible par fibre, apte à venir contre la surface d'application, en se déformant, pour l'application de fibres, lesdits moyens d'entraînement complémentaires entraînant le cas échéant les fibres dans ledit tube flexible. Selon un mode de réalisation, la tête comprend au moins un rouleau d'application monté mobile par rapport audit système de guidage principal entre au moins
- une position active dans laquelle le système de guidage principal est apte à guider les fibres sur ledit rouleau pour l'application au contact d'une bande formée d'une ou plusieurs fibres sur la surface d'application, et,
- une position inactive, dans laquelle ledit rouleau est écarté du système de guidage principal pour l'application sans compactage d'une bande, ladite tête comprenant un système d'actionnement apte à manœuvrer le rouleau entre ses deux positions.
Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de guidage additionnels sont montés mobiles par rapport audit système de guidage principal entre au moins une position active dans laquelle ladite bande est apte à être guidée par les premiers moyens de guidage additionnels pour l'application sans compactage d'une bande, et une position inactive, dans laquelle les premiers moyens de guidage additionnels sont écartés du système de guidage principal, ladite tête comprenant des moyens d'actionnement aptes à manœuvrer le rouleau en position active et les premiers moyens de guidage additionnels en position inactive pour appliquer au contact une bande au moyen du rouleau, et à manœuvrer le rouleau en position inactive et les premiers moyens de guidage additionnels en position active pour appliquer sans compactage une bande.
Selon un mode de réalisation, la manœuvre du rouleau d'application et des premiers moyens de guidage additionnels entre leurs deux positions est réalisée par pivotement autour d'un ou plusieurs axes de pivotement.
Selon un mode de réalisation, le rouleau et les premiers moyens de guidage additionnels sont montés sur un module support commun apte à être manœuvré par ledit système d'actionnement pour leur manœuvre entre leurs deux positions, ledit module support étant monté aux extrémités inférieures de deux bras s'étendant de part et d'autre du système de guidage principal, les bras étant montés pivotant par rapport au système de guidage principal par leur extrémité supérieure autour d'un axe de pivotement, disposé au-dessus de l'axe de rotation du rouleau.
Selon un autre mode de réalisation, le rouleau et les premiers moyens de guidage additionnels sont montés sur des modules support séparés, montés pivotant via des bras pivotant.
Selon un mode de réalisation, la tête comprend en outre des seconds moyens de guidage additionnels montés sur le module support du rouleau et aptes à guider chaque fibre sortant du système de guidage principal vers le rouleau lorsque ledit rouleau est en position active.
La tête peut comprendre
- une cale de compactage montée sur le module support du rouleau, et/ou
- un ou plusieurs systèmes de chauffage, par exemple montés sur le module support commun ou les modules support séparés, aptes à émettre un rayonnement thermique en direction de la bande de fibres avant son application sans compactage et/ou avant son application au contact et/ou en direction du moule ou des bandes de fibres déjà appliquées ; et/ou
- des moyens d'application, pour appliquer un liant ou un agent d'adhésion en amont du bord inférieur ou aval du système moyens de guidage principal par rapport à la direction d'avancement de la tête, sur la surface d'application et/ou des fibres préalablement appliquées.
Selon un mode de réalisation la machine comprend un outillage de drapage équipé de moyens de mise sous vide pour favoriser le maintien par aspiration des fibres drapées sur la surface d'application.
Selon un mode de réalisation, ledit système de guidage principal est apte à guider une pluralité de fibres vers le rouleau d'application sous la forme d'une bande, le système de guidage principal comprend des premiers et seconds moyens de guidage disposés en quinconce selon deux plans de guidage se rapprochant l'un de l'autre d'amont en aval pour guider les fibres vers bord aval du système de guidage principal sous la forme de deux nappes de fibres, les premiers et seconds moyens de guidage comprenant des premiers canaux et des second canaux débouchant sur le bord aval du système de guidage principal. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre de modes de réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels:
- la figure 1 est une vue schématique partielle d'une tête d'application selon l'invention pour la réalisation de préforme ;
- les figures 2A et 2B sont deux vues schématiques de côté illustrant l'opération de drapage au moyen de la tête de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique de dessus de l'outillage de drapage illustrant des fibres drapées selon différentes orientations ;
- les figures 4A, 4B et 4C, sont des vues schématiques de côté illustrant l'opération de compactage et une préforme résultante ;
- la figure 5 illustre une variante de trajectoire de la tête pour le drapage de fibres ;
- la figure 6 est une vue schématique de côté l'outillage de drapage illustrant une variante d'application de fibres ;
- la figure 7 est une vue schématique de côté illustrant une opération d'application de liant au moyen de la tête d'application ;
- la figure 8 est une vue schématique partielle d'une tête d'application selon un deuxième mode de réalisation, en position application avec compactage ;
- la figure 9 est une vue agrandie partielle de tête de la figure 8 ;
- la figure 10 est une vue analogue de celle de la figure 8, la tête étant en position application sans compactage ;
- la figure 11 est une vue agrandie partielle de tête de la figure 10 ; et,
- la figure 12 est une vue schématique partielle d'une tête d'application selon un troisième mode de réalisation.
La figure 1 illustre partiellement une tête 1 d'application de fibres selon l'invention, également, appelée tête de drapage, prévue ici pour l'application d'une bande formée d'une ou plusieurs fibres.
Les fibres 9 entrent dans la tête sous la forme de deux nappes de fibres, et la tête 1 comprend un système de guidage principal 11 permettant de guider les fibres pour former en sortie une bande de fibres dans laquelle les fibres sont disposées côte à côte. Le système de guidage principal comprend des premiers canaux de guidage 111a et des seconds canaux de guidage 111b dans lesquels passent respectivement les fibres de la première nappe et les fibres de la seconde nappe. Ces canaux de guidage sont par exemple formés à l'interface d'assemblage d'une pièce centrale 112, en forme de coin, et de deux plaques latérales 113a, 113b, par exemple par des rainures formées sur les faces de la pièce centrale et/ou des plaques latérales. Les premiers canaux et les seconds canaux sont disposés en quinconce, selon deux plans PI , P2 de guidage se rapprochant l'un de l'autre d'amont en aval, de sorte que les fibres des deux nappes soient sensiblement disposées bord à bord en sortie de la tête, au niveau du bord aval 114 de la tête, appelé également bord inférieur. Les plans PI , P2 de guidage sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan P3 médian de symétrie du système de guidage.
La tête comprend par exemple une structure support (non représentée) sur laquelle est monté le système de guidage principal et par laquelle la tête peut être assemblée à un système de déplacement, apte à déplacer la tête selon au moins trois directions perpendiculaires les unes aux autres. Le système de déplacement comprend par exemple un robot comprenant un poignet ou bras poly-articulé à l'extrémité duquel est montée ladite tête d'application. En variante, la tête est fixe et le moule ou outillage de drapage est apte à être déplacé par rapport à la tête pour effectuer les opérations de drapage. Les fibres sont acheminées depuis des moyens de stockage (non représentés) jusqu'à la tête via des moyens d'acheminement (non représentés). Les moyens de stockage de fibres peuvent comprendre un cantre dans le cas de fibres conditionnées sous forme de bobines. Les moyens d'acheminement peuvent être formés de tubes flexibles, chaque tube recevant une fibre dans son passage interne.
La tête comprend en outre, de part et d'autre du système de guidage principal, des moyens de coupe 12, pour couper individuellement chaque fibre passant dans le système de guidage, des moyens de blocage 13, disposés en amont des moyens de coupe par rapport à la direction d'avancement des fibres, pour bloquer chaque fibre venant d'être coupée, et des moyens d'entraînement 14, disposés en amont des moyens de coupe, pour entraîner individuellement chaque fibre, ceci afin de pouvoir à tout moment stopper et reprendre l'application d'une bande, ainsi que choisir la largeur de la bande.
Pour chaque fibre d'une nappe, les moyens de coupe 12 comprennent une lame 121 montée à l'extrémité de la tige d'un vérin 122 de coupe. Le vérin de coupe est apte à déplacer sa lame depuis une position de repos vers une position de coupe pour couper une fibre. Les moyens de coupe comprennent par exemple des contre-outils disposés sur la pièce centrale 112, en vis-à-vis des bords de coupe des lames, et contre lesquels les lames viennent en butée en position de coupe. Pour chaque nappe, les vérins sont disposés selon une rangée, et les contre- outils comprennent une barre, par exemple en matériau élastomère, logée dans la pièce centrale.
Pour chaque fibre d'une nappe, les moyens de blocage 13 comprennent un plot 131 monté à l'extrémité de la tige d'un vérin 132 de blocage. Le vérin de blocage est apte à déplacer son plot depuis une position de repos vers une position de blocage pour bloquer une fibre. Les moyens de blocage comprennent des contre-outils de blocage disposés sur la pièce centrale, en vis-à-vis des surfaces d'appui des plots, et contre lesquels les plots viennent en butée en position de blocage. Pour chaque nappe, les vérins de blocage sont disposés selon une rangée, au-dessus de la rangée de vérins de coupe, lesdits contre- outils sont formés par exemple d'une même barre rigide logée dans un logement de la pièce centrale.
Pour chaque fibre d'une nappe, les moyens d'entraînement 14 comprennent un contre-galet 141 actionné par un vérin 142 d'entraînement entre une position écartée, dite de repos, dans laquelle le contre-galet est disposé à distance d'un galet d'entraînement, et une position d'entraînement pour plaquer la fibre contre le galet d'entraînement 143. Le contre-galet 141 est monté libre en rotation sur une chape montée à l'extrémité libre de la tige du vérin 142 d'entraînement. Pour chaque nappe, les vérins d'entraînement et les contre-galets sont disposés selon une rangée, entre la rangée de vérins de coupe et la rangée de vérins de blocage. Les galets d'entraînement sont montés sur un même axe ou tige d'entraînement 144. Les deux tiges d'entraînement portant les galets d'entraînement sont montées rotatives sur la pièce centrale 112. Lors des opérations drapage, les tiges d'entraînement sont entraînées continûment en rotation, dans le sens de rotation représenté par les flèches SI . Les tiges d'entraînement sont par exemple entraînées en rotation par un même moteur, au moyen d'une courroie montée sur les extrémités des tiges d'entraînement et de l'arbre moteur. Le moteur est piloté par une unité de commande de la tête de sorte que la vitesse de rotation ou d'entraînement des galets d'entraînement soit proportionnelle à la vitesse de déplacement ou d'application de la tête. En variante, les galets d'entraînement pour les fibres de chaque nappe sont remplacés par un même rouleau d'entraînement.
Les moyens de blocage 13, les moyens d'entraînement 14 et les moyens de coupe 12 de la première nappe et de la seconde nappe sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie P3.
Selon des variantes de réalisation, en fonction de l'encombrement et de la largeur des fibres déposées, les moyens d'entraînement, de coupe et/ou de blocage pour une nappe de fibres sont disposés sur deux rangées superposées, lesdits moyens pour deux fibres adjacentes d'une même nappe étant sur des rangées différentes.
Lors des opérations de drapage, les vérins de coupe, de blocage et d'entraînement, par exemple de type pneumatique, sont commandés par une unité de commande de la tête. La tête est par exemple prévue pour recevoir huit fibres, de 6,35 mm de large, et permettre l'application de bandes de une à huit fibres.
La tête comprend en outre des moyens d'injection d'air 15 pour injecter de l'air comprimé dans les canaux de guidage 111a, 111b, et créer un flux d'air d'amont en aval, en direction du bord inférieur 114 de la tête. Ces moyens d'injection d'air comprennent des tubes d'injection 151 connectés aux canaux de guidage, en aval des moyens de coupe. Le flux d'air est de préférence climatisé, à savoir régulé en température et/ou en hygrométrie, et purifié pour éviter toute pollution des fibres.
La tête est utilisée pour appliquer des fibres sur un moule, par déplacement relatif de la tête au-dessus d'un outillage de drapage, sans contact entre la tête et l'outillage de drapage, les fibres à appliquer étant entraînées positivement par leurs galets d'entraînement respectifs contre lesquels les fibres sont plaquées par leurs contre-galets respectifs en position d'entraînement.
A titre d'exemple, la tête est utilisée pour la réalisation d'une préforme sèche P de section en oméga, telle qu'illustrée à la figure 4C, à partir de fibres sèches, munies d'un liant sous forme de poudre et/ou d'un ou plusieurs voiles, et/ou de sous forme de fibres co-mêlées, par exemple des fibres de carbone, plates continues, de type mèches, comprenant une multitude de fils ou filaments de carbone, avec un liant thermoplastique sous forme de poudre, présent en quantité de l'ordre de 2% en poids.
En référence aux figures 2 A, 2B et 3, la pré forme P est réalisée en superposant plusieurs plis de fibres dans des orientations à 0°, 90°, +45° et -45°, sur la surface d'application 21 d'un outillage de drapage 2, qui constitue ici un outillage de formage mâle. La surface d'application 21 correspond à la surface intérieure de la préforme à réaliser, et est munie d'un bossage longitudinal dont la section correspond à la section de la préforme à réaliser. La surface présente ainsi une partie plane supérieure 21a reliée à des parties planes latérales 21b par deux parties formant rampes 21c.
Chaque pli est réalisé en déplaçant la tête selon des trajectoires de drapage parallèles pour déposer à chaque trajectoire une bande B de fibres 91. La figure 3 illustre de manière schématique uniquement deux bandes de fibres d'un pli à 90°, et uniquement une bande de chaque pli suivant à 0°, +45° et -45°. Les figures 2A et 2B illustrent une opération d'application d'une bande de fibres sur l'outillage par déplacement de la tête selon une trajectoire Tl à 90°. Lors du déplacement de la tête, les galets d'entraînement entraînent continûment les fibres pour les déposer sur la surface de l'outillage de drapage. Dans ce mode de réalisation, la trajectoire est sensiblement rectiligne et est définie de sorte que la tête puisse passer au-dessus du bossage sans entrer en contact avec ce dernier. En fin de trajectoire, chaque fibre est coupée, bloquée et son contre-galet est manœuvré en position de repos.
Après réalisation des différents plis souhaités, l'ensemble de plis E est soumis à une opération de compactage également appelée opération de formage, ladite opération consistant à compacter l'ensemble de plis entre l'outillage de formage mâle 2 et un outillage de formage femelle 3, présentant une gorge longitudinale de forme correspondant à celle du bossage, par rapprochement relatif de l'outillage de drapage et de l'outillage de moulage femelle, tel qu'illustré aux figures 4A et 4B. Ce compactage est réalisé à chaud, par chauffage des deux outillages 2, 3, afin de ramollir le liant et obtenir une préforme. En variante, le compactage est réalisé en utilisant un système de bâche à vide à la place de l'outillage de formage femelle. La préforme résultante est ensuite soumise à une opération d'ajout de résine par injection et/ou infusion pour obtenir au final une pièce en matériau composite.
Dans une variante de réalisation, les fibres appliquées sont des fibres pré-imprégnées d'une ou plusieurs résines thermoplastiques ou thermodurcissables. Après l'application des fibres, l'ensemble de plis est soumis à une opération de compactage, telle que décrite précédemment, et à une opération de durcissement, également appelée opération de consolidation, ces deux opérations pouvant être combinées et être réalisées avec les mêmes outillages.
Selon autre mode de réalisation, l'opération de drapage consiste à draper à plat une pluralité de plis sans compactage dans des orientations complémentaires sur une surface sensiblement plane d'un outillage de drapage formé d'une plaque. Après drapage l'ensemble de plis est soumis à une opération de formage entre un outillage de formage mâle et un outillage de formage femelle. A titre d'exemple, l'ensemble de plis est transféré depuis l'outillage de drapage sur l'outillage de formage femelle.
La figure 5 illustre une variante de réalisation de trajectoires, dans laquelle la tête 1 suit la surface d'application 21 en restant sensiblement à la même distance de cette dernière, de manière à réaliser une application sans contact au plus près possible de la surface d'application 21 , et ainsi limiter la distance sur laquelle les fibres ne sont pas guidées. La tête est ici équipée d'un système de chauffage 16 afin de chauffer le liant en cours d'application des fibres, et ainsi permettre une adhésion des fibres des différents plis. Le système de chauffage, par exemple de type lampe infrarouge, chauffe les fibres avant leur application sur la surface d'application, ainsi que la surface d'application ou les fibres préalablement déposées e n amont du bord inférieur de la tête par rapport à la direction d'avancement.
La figure 6 illustre une variante d'application de fibres dans laquelle des opérations de coupe des fibres sont réalisées au cours de chaque trajectoire afin d'appliquer des fibres courtes 94, de quelques centimètres, par exemple de l'ordre de 5 à 8 cm, les uns derrières les autres. Au cours d'une trajectoire, chaque fibre est coupée en segments 94 via ses moyens de coupe associés, tout en étant continûment entraînée par ses moyens d'entraînement. L'application est réalisée en effectuant des trajectoires de tête telle qu'illustrée à la figure 5, et en injectant de l'air via les tubes d'injection 151 pour entraîner vers la surface d'application les fibres une fois coupées.
La figure 7 illustre une variante de réalisation dans laquelle la tête 1 est équipée de moyens d'application 17 pour l'application d'un liant sur la surface d'application 21 ou sur les fibres préalablement déposées. Les moyens d'application de liant comprennent une buse pour pulvériser un liant liquide ou pour projeter un liant sous forme de poudre. L'application de liant est réalisée en cours d'application de fibres ou entre les applications de fibres, par exemple avant la réalisation d'un pli.
A titre d'exemple, les fibres appliquées sont des fibres sèches, non munies de liant, les moyens d'application sont utilisés pour appliquer un liant, en une quantité suffisante, de l'ordre d'environ 4% en poids, pour permettre lors de l'application une adhérence des fibres appliquées sur la surface d'application ou sur les fibres des plis précédents, et une cohésion de la préforme après l'opération de compactage.
En variante, les moyens d'application sont utilisés pour appliquer un liant constitué d'une ou plusieurs résines en une quantité suffisante pour former la matrice de la pièce composite finale.
En variante, les moyens d'application sont utilisés pour pulvériser un agent d'adhésion, telle que de l'eau pour permettre l'adhésion par capillarité des fibres sur l'outillage ou les fibres des plis préalablement drapés.
Les figures 8 à 11 illustrent une tête selon un deuxième mode de réalisation, dans lequel la tête permet soit l'application sans compactage de fibres, soit l'application avec compactage de fibres au moyen d'un rouleau de compactage. Pour se faire, la tête 1 décrite précédemment est équipée d'un rouleau de compactage 3 manœuvrable entre une position active et une position inactive.
La tête comprend un module support 4 sur lequel sont montés un premier système de guidage additionnel 5 associé à un rouleau de compactage 3, et un second système de guidage additionnel 6. Le module support est déplaçable entre
- une position d'application avec compactage, également appelée position de placement, telle qu'illustrée à la figure 8, dans laquelle le rouleau est en position active, le premier système de guidage additionnel 5 guidant les fibres sortant du système de guidage principal au plus près du rouleau, et
- une position d'application sans compactage, telle qu'illustrée à la figure 10, dans laquelle le rouleau est en position inactive, le second système de guidage additionnel 6 guide les fibres sortant du système de guidage principal au plus près de la surface d'application.
Le module support 4 comprend deux éléments support 40 entre lesquels les systèmes de guidage additionnels 5, 6 sont montés, de part et d'autre du plan de symétrie P4 du module support. Le rouleau 3 est monté rotatif autour d'un axe de rotation Al , entre les deux éléments support 40, du côté du premier système de guidage additionnel 5. Le module support est assemblé aux extrémités inférieures de deux bras 41 s'étendant de part et d'autre des faces latérales du système de guidage principal. Chaque bras est monté pivotant sur une face latérale du système de guidage autour d'un axe A2 de pivotement, disposé selon le plan de symétrie P3 du système de guidage principal, et est assemblé, de préférence de manière amovible, au niveau du plan P4 de symétrie à un élément support 40. Les bras 5 sont aptes à pivoter autour de l'axe A2 pour déplacer le module support entre ses deux positions.
En référence à la figure 9, le premier système de guidage additionnel 5 comprend une barre 51 disposée parallèlement à l'axe Al de rotation assemblée par ses extrémités aux deux éléments support, de préférence de manière amovible. La barre présente en section transversale une forme générale triangulaire, en coin, avec une surface dite supérieure orientée vers le système de guidage principal lorsque le rouleau est en position active, une surface dite externe, sensiblement plane, orientée vers l'extérieur, et une surface dite interne, concave, orientée vers le rouleau et dont la concavité correspond à la surface du rouleau. La barre comprend deux rangées parallèles de canaux de guidage additionnels. Les premiers canaux additionnels 52 d'une première rangée et les seconds canaux additionnels 53 de la deuxième rangée sont disposés en quinconce. Ces canaux additionnels sont ouverts et sont formés de rainures, ménagées sur les surfaces interne et externe de la barre, et débouchant sur la surface supérieure. Les premiers canaux 52, dits incurvés, sont formés de rainures ménagées sur la surface interne concave de la barre, et les seconds canaux 53 sont formés de rainures ménagées sur la surface externe. Pour un positionnement au plus près du système de guidage additionnel par rapport au système de guidage principal, le bord aval 114 du système de guidage principal peut présenter une surface convexe cylindrique, la barre du système de guidage additionnel présente alors une surface supérieure concave de forme correspondante. Dans la position active, la barre 51 est disposée en vis-à-vis du bord aval du système de guidage principal, ses premiers canaux additionnels 52 sont disposés dans le prolongement des premiers canaux de guidage 113a de la première nappe disposée selon le plan PI , et ses seconds canaux additionnels 53 sont disposés dans le prolongement des seconds canaux de guidage 113b de la deuxième nappe disposée selon le plan P2. Pour garantir le maintien des fibres dans les rainures formant les seconds canaux 72, celles-ci sont refermées par une plaque de guidage 54 montée de manière amovible sur la barre, contre la surface externe.
Le module est en outre équipé de moyens de chauffage formés ici d'une lampe infrarouge 71 pour chauffer les fibres sortant du système de guidage additionnel, et/ou le moule et/ou les bandes de fibres déjà appliquées en amont du rouleau de compactage, juste avant le compactage de la bande par le rouleau, afin d'au moins ramollir le liant et ainsi favoriser l'adhésion des bandes entre elles. La lampe 71 est montée sur au moins l'un des deux éléments support et est disposée en aval du rouleau 3 par rapport à la direction de drapage S2. Le module est équipé d'une cale de compactage 74 disposée en aval du rouleau par rapport à la direction d'avancement de la tête, cette cale permettant de garantir un compactage sur toute la largueur de la bande notamment lors de passages d'angle, tel que décrit dans le document brevet EP 2 414 152.
En référence à la figure 11 , le second système de guidage additionnel 6 comprend des premiers tubes flexibles 64 et des seconds tubes flexibles 65 montés sur le module au moyen d'une barre 60 qui est disposée parallèlement à l'axe Al , et assemblée par ses extrémités aux deux éléments support 40, de préférence de manière amovible. La barre présente une surface supérieure concave orientée vers le système de guidage principal lorsque le module est en position sans compactage, deux surfaces latérales et une surface inférieure aval. La barre comprend des premiers et seconds canaux additionnels 62, 63, disposés en quinconce, débouchant sur la surface supérieure et la surface inférieure. Dans la position d'application sans compactage du module, la barre 61 est disposée en vis-à-vis du bord aval du système de guidage principal, ses premiers canaux additionnels 62 sont disposés dans le prolongement des premiers canaux de guidage 113a, et ses seconds canaux additionnels 63 sont disposés dans le prolongement des seconds canaux de guidage 113b. Les premiers et seconds tubes flexibles 64, 65 sont montés par une extrémité respectivement dans lesdits premiers et seconds canaux 62, 63 additionnels.
Lorsque le module est en position d'application sans compactage, la tête peut être utilisée pour l'application sans compactage de fibres dans les deux directions de drapage S2 et S3. Le module est équipé de moyens de chauffage, formés ici d'une première lampe infrarouge 72 et d'une deuxième lampe infrarouge 73, montées symétriquement de part et d'autre de la barre 60, pour chauffer les fibres sortant des tubes flexibles, et/ou le moule ou les bandes de fibres déjà appliquées, respectivement dans la direction de drapage S2 et dans la direction de drapage S2.
Le module support est manœuvré entre ses deux positions par un système d'actionnement (non représenté), par exemple formé d'un vérin dont le cylindre est monté fixe sur la tête par rapport au système de guidage principal et dont la tige de vérin est assemblée à un bras.
Pour le drapage avec compactage d'une bande de fibre sur un moule dans la direction S2, le rouleau est amené dans sa position active en manœuvrant le module dans la position d'application au contact. Les fibres guidées dans les canaux du système de guidage principal sont ensuite guidées dans les canaux additionnels 52, 53 de la barre 51 pour ensuite être appliquées sur le moule par le rouleau.
Pour le drapage sans compactage d'une bande de fibres dans la direction S2 ou S3, le module est manœuvré dans sa position d'application sans compactage. Les fibres sortant des canaux du système de guidage principal sont guidées dans les canaux additionnels du système de guidage additionnel, puis dans les tubes flexibles pour ensuite être appliquées sur le moule. Les tubes sont avantageusement en contact avec la surface d'application pour guider les fibres sur la surface d'application. De par la flexibilité des tubes, ceux-ci se déforment au contact de la surface d'application de sorte qu'aucun effort de compactage ne soit appliqué sur les fibres. L'effort résultant du frottement entre les tubes et les fibres déjà appliquées est suffisamment faible pour que les fibres déjà appliquées ne soient pas entraînées par les tubes.
La tête peut être utilisée pour la fabrication de préforme par application sans compactage de fibres, par application avec compactage de fibre via le rouleau, ou par une combinaison des deux types d'application. Dans ce dernier cas, une opération de compactage de fibres appliquées sans compactage est de préférence effectuée avant de réaliser l'application avec compactage de fibres, l'application avec compactage étant par exemple réalisée pour former dans la préforme des renforts présentant des caractéristiques mécaniques.
La figure 12 illustre un tête 101 selon un troisième mode de réalisation comprenant comme précédemment un module support 104 déplaçable entre deux positions et portant un premier système de guidage additionnel 106a pour draper sans compactage dans la première direction S2, et un second système de guidage additionnel 106b pour draper sans compactage dans la deuxième direction S3.
Chaque système de guidage additionnel 106a, 106b comprend comme précédemment une barre 160a, 160b sur laquelle sont montés des premiers tubes flexibles 164a, 164b et des seconds tubes flexibles 165a, 164b. Les tubes flexibles 164a, 165a, du premier système de guidage additionnel 106a sont précontraints de manière à être courbés dans la direction opposée à la direction S2. De manière analogue, les tubes flexibles 164b, 165b du second système de guidage additionnel 106b sont courbés dans la direction opposée à la direction S3.
Pour draper dans la première direction S2, le module est manœuvré dans une première position dans laquelle les fibres sont guidées dans les tubes flexibles 164a, 165a. Lors du drapage, les tubes sont avantageusement amenés en contact avec la surface de drapage. Ces tubes courbés forment une rampe de guidage pour les fibres et assurent un guidage correct des fibres, tout en limitant les efforts appliqués par les tubes sur la surface d'application. Pour draper dans la deuxième direction S3, le module est manœuvré dans sa deuxième position illustré à la figure 12 dans laquelle les fibres sont guidées dans les tubes flexibles 164b, 165b. Lors du drapage, les tubes sont avantageusement amenés en contact avec la surface de drapage.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec différents modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation de préformes comprenant l'application de fibres sur une surface d'application (21), caractérisé en ce qu'il comprend
- l'application sans compactage de fibres continues (9), sur la surface d'application au moyen d'une tête d'application (1 , 101) dans des orientations définies, et
- le compactage des fibres appliquées pour obtenir une préforme, ladite application étant réalisée par déplacement relatif de la tête d'application par rapport à la surface de drapage selon différentes trajectoires, sans compactage des fibres par la tête d'application, la ou les fibres étant entraînées positivement dans la tête d'application par des moyens d'entraînement, des opérations de coupe des fibres étant effectuées en fin de trajectoire et/ou en cours de trajectoire par des moyens de coupe (12) de la tête d'application (1) disposés en aval des moyens d'entraînement, les fibres coupées sont entraînées en aval des moyens de coupe par des moyens d'entraînement complémentaires comprenant pour chaque fibre un canal (1 1 1a, 1 11b, 62-65, 164a, 165a) dans lequel circule un flux gazeux d'amont en aval.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'application sans compactage de fibres est réalisée au moyen d'une tête d'application apte à appliquer au moins une fibre, ladite tête comprenant des moyens d'entraînement (14) aptes à entraîner chaque fibre, lesdits moyens d'entraînement comprenant au moins un rouleau d'entraînement (142), dont la vitesse d'entraînement est fonction de la vitesse d'application, et un contre-galet (141) apte à plaquer la fibre contre le rouleau d'entraînement, de sorte que la fibre soit entraînée positivement par ce dernier.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend l'application de fibres munies d'un liant et/ou l'application de liant sur la surface d'application simultanément et/ou ultérieurement à l'application des fibres.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en aval des moyens de coupe, les fibres sont guidées par des moyens de guidage additionnels (6, 106a, 106b), comprenant au moins un canal dont au moins la portion aval est formée par un tube flexible (64, 65, 164a, 165a ; 164b, 165b) venant en contact avec la surface d'application lors de l'application.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en qu'il comprend l'application au contact de fibres dans des orientations définies au moyen d'une tête d'application comprenant un rouleau (3) de compactage manœuvrable entre une position active pour permettre une application avec compactage, au contact, avec ledit rouleau, et une position inactive dans laquelle la tête est utilisée pour une application sans compactage de fibres, ladite application au contact étant réalisée, par déplacement relatif de la tête d'application par rapport à la surface d'application selon différentes trajectoires, ladite tête étant en appui par son rouleau de compactage contre la surface d'application.
6. Procédé de fabrication de pièces en matériau composite, caractérisé en ce qu'il comprend
- la réalisation d'une préforme par application de fibres selon l'une des revendications 1 à 5,
- une étape d'imprégnation de résine dans la préforme, ladite étape d'imprégnation comprenant l'ajout d'une ou plusieurs résines par infusion ou injection, ou le chauffage de la préforme pour imprégner dans l'ensemble de la préforme la ou les résines formant le liant ; et,
- une étape de durcissement.
7. Machine d'application de fibres comprenant une tête (1 , 101) d'application comportant un système de guidage principal (1 1) pour guider au moins une fibre continue vers une surface d'application, des moyens d'entraînement (14) aptes à entraîner chaque fibre à une vitesse d'entraînement, et des moyens de coupe (12) aptes à couper chaque fibre, et des moyens de déplacement aptes à effectuer un déplacement relatif de la tête par rapport à la surface d'application (21) d'un outillage pour appliquer les fibres selon des trajectoires à une vitesse d'application, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité de commande apte à piloter les moyens d'entraînement (14) pour entraîner à une vitesse d'entraînement chaque fibre à appliquer en fonction de la vitesse d'application, de sorte que la fibre soit entraînée positivement pour l'application de ladite fibre sur la surface de drapage, ledit système de guidage principal (1 1) comprenant des canaux de guidage (1 1 1a, 1 1 1b), la tête comprend en outre des moyens d'entraînement (15) complémentaires, aptes à entraîner les fibres en aval des moyens de coupe, lesdits moyens d'entraînement complémentaires comprenant des moyens d'injection (151) pour injecter un fluide gazeux dans lesdits canaux de guidage, afin de créer un flux d'air d'amont en aval, en direction du bord inférieur de la tête, au moins en aval des moyens de coupe.
8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la tête (101) comprend des moyens de guidage (6, 106a, 106b) additionnels aptes à guider la ou les fibres en aval du système de guidage principal, lesdits moyens de guidage additionnels comprennent au moins un tube flexible (64, 65, 164a, 165a ; 164b, 165b) apte à venir contre la surface d'application pour l'application de fibres.
9. Machine selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que la tête (101) comprend au moins un rouleau (3) d'application monté mobile par rapport audit système de guidage (11) principal entre au moins une position active dans laquelle le système de guidage (11) principal est apte à guider les fibres sur ledit rouleau pour l'application au contact d'une bande formée d'une ou plusieurs fibres sur la surface d'application, et une position inactive, dans laquelle ledit rouleau est écarté du système de guidage principal pour l'application sans compactage d'une bande.
10. Machine selon les revendications 8 et 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de guidage additionnels sont montés mobiles par rapport audit système de guidage (11) principal entre au moins une position active dans laquelle ladite bande est apte à être guidée par les premiers moyens de guidage additionnels, et une position inactive dans laquelle les premiers moyens de guidage additionnels sont écartés du système de guidage principal, ladite tête comprenant des moyens d'actionnement aptes à manœuvrer le rouleau en position active et les premiers moyens de guidage additionnels en position inactive pour appliquer au contact une bande au moyen du rouleau, et à manœuvrer le rouleau en position inactive et les premiers moyens de guidage additionnels en position active pour appliquer sans compactage une bande.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3052699B1 (fr) 2016-06-20 2019-08-16 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Procede de fabrication d'une piece en materiau composite, support de colonne de direction et traverse inferieure de baie realises a l'aide d'un tel procede
CA3042931A1 (fr) * 2016-11-11 2018-05-17 Rolls-Royce Plc Equipement de superposition de materiau composite
WO2020182674A1 (fr) * 2019-03-08 2020-09-17 Kejora Gmbh Procédé de fabrication flexible de structures textiles
FR3109551B1 (fr) 2020-04-28 2022-04-29 Inst De Rech Tech Jules Verne Procédé de fabrication d’une préforme tridimensionnelle

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3226290C2 (de) * 1982-07-14 1985-09-12 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Anordnung zum gesteuerten Ablegen von Fasern auf eine Form
US6527533B2 (en) 2000-12-29 2003-03-04 Ford Global Technologies, Inc. Processing systems for automated manufacture of preforms
FR2940175B1 (fr) * 2008-12-19 2013-04-12 Hexcel Reinforcements Tete pour l'application de fils de renfort sur une surface de depose
FR2943943A1 (fr) 2009-04-02 2010-10-08 Coriolis Composites Procede et machine pour l'application d'une bande de fibres sur des surfaces convexes et/ou avec aretes
DE102011102950A1 (de) * 2011-05-31 2012-02-16 Daimler Ag Legekopf und ein Verfahren zur Herstellung von Textilvorformlingen aus Carbonfasern enthaltende Faseranordnungen

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
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