EP4129521A1

EP4129521A1 - Procédé et dispositif de fabrication de pièce à partir d'un coussin en matériau déformable, en particulier pour un bord d'un élément d'un aéronef

Info

Publication number: EP4129521A1
Application number: EP22184524.1A
Authority: EP
Inventors: César Garnier
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2021-08-05
Filing date: 2022-07-12
Publication date: 2023-02-08
Also published as: US20230065876A1; FR3125975A1

Abstract

- Procédé et dispositif de fabrication de pièce à partir d'un coussin en matériau déformable, en particulier pour un bord d'un élément d'un aéronef.- Le dispositif (1) comporte une unité de préparation configurée pour réaliser un coussin (9) pourvu de deux plaques (10, 11) et, entre lesdites plaques (10, 11), d'un espace interne pourvu d'une ouverture (13), et une unité de moulage (14) comprenant un moule (15) dans lequel est positionné le coussin (9), le moule (15) comportant deux coquilles (16, 17) et une empreinte (18) correspondant à la forme de la pièce (2) à fabriquer, l'unité de moulage (14) étant configurée pour injecter un fluide sous pression dans l'espace interne du coussin (9) à travers l'ouverture (13) afin de déformer ledit coussin (9) pour qu'il épouse l'empreinte (18) et forme la pièce (2), ledit dispositif (1) permettant de fabriquer des pièces monobloc de tailles variées et notamment des pièces présentant des formes complexes, en particulier des formes non développables.

Description

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication de pièces en matériau déformable, en particulier pour un bord d'un élément d'un aéronef.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Bien que non exclusivement, la présente invention s'applique plus particulièrement à la fabrication d'une pièce destinée à tout type de bord, notamment un bord d'attaque, d'un élément en particulier d'un aéronef et notamment d'un avion de transport. Il peut s'agir en particulier d'un élément aérodynamique, c'est-à-dire d'un élément dont la forme permet d'optimiser l'écoulement d'air à sa surface, tel qu'une entrée d'air ou une aile.
Généralement, de telles pièces sont réalisées en alliage d'aluminium par des méthodes de fabrication par déformation plastique. Ces pièces peuvent présenter des formes complexes, par exemple des formes non développables, ce qui les rend difficiles à fabriquer par des méthodes usuelles. Cela nécessite notamment des outils spéciaux et plusieurs étapes successives incluant des traitements thermiques. La fabrication de telles pièces est donc longue et coûteuse.
De plus, il existe actuellement une grande disparité dans les méthodes de fabrication de ce type de pièces, ce qui peut se traduire par des différences dans les caractéristiques mécaniques des pièces. En particulier, les pièces ne sont pas toujours monobloc, mais elles sont souvent réalisées par un assemblage de plusieurs éléments, ce qui suppose une fabrication longue et coûteuse.
En outre, les méthodes de fabrication usuelles ne permettent pas de réaliser ce type de pièces dans des matériaux variés, en particulier en titane qui présente un grand intérêt dans le domaine aéronautique.
Il existe donc un besoin de disposer d'une solution permettant de fabriquer une pièce monobloc en matériau déformable, de façon rapide et peu coûteuse, de plus dans des matériaux variés et notamment en titane.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

La présente invention a pour objet de répondre à ce besoin. Pour ce faire, elle concerne un procédé de fabrication d'au moins une pièce en matériau déformable, en particulier pour un bord d'un élément d'un aéronef.
Selon l'invention, ledit procédé comprend au moins les étapes suivantes :

une étape de préparation consistant à réaliser un coussin pourvu de deux plaques agencées l'une contre l'autre de manière à ménager un espace interne et comprenant au moins une ouverture permettant d'accéder à cet espace interne ;
une étape de moulage consistant à positionner le coussin au moins partiellement dans un moule, ledit moule comportant au moins deux coquilles et une empreinte correspondant à la forme de la pièce à fabriquer, à fermer ledit moule en assemblant les coquilles entre elles, et à injecter un fluide sous pression dans l'espace interne du coussin à travers ladite ouverture afin de déformer ledit coussin pour qu'il épouse l'empreinte du moule et forme une pièce brute présentant la forme de la pièce à fabriquer ; et
une étape de finition consistant à démouler la pièce brute et à mettre en œuvre des opérations de finition sur ladite pièce brute afin d'obtenir la pièce fabriquée.

Ainsi, grâce audit procédé, comprenant un moulage par injection de fluide sous pression, on dispose d'une méthode de fabrication par déformation plastique permettant de réaliser des pièces monobloc, de tailles variées et dans des matériaux variés (en particulier en titane), et notamment des pièces dont les formes sont complexes comme des formes non développables.
Avantageusement, l'agencement des plaques du coussin à l'étape de préparation consiste à solidariser entre elles lesdites plaques en soudant leurs extrémités périphériques.
Dans un mode de réalisation préféré, l'étape de moulage utilise un moule dont l'empreinte présente une forme permettant de fabriquer simultanément au moins deux pièces.
La fabrication mise en œuvre par ledit procédé de fabrication peut être réalisée à froid. Toutefois, dans un mode de réalisation particulier, l'étape de moulage comporte, de plus, une sous-étape de chauffe, après la fermeture du moule, consistant à chauffer au moins le coussin avant d'injecter le fluide sous pression. De façon avantageuse, la sous-étape de chauffe correspond à l'une des sous-étapes suivantes :

placer le moule contenant le coussin dans un four et chauffer le moule et le coussin au moyen du four ;
placer le coussin seul dans un four, et chauffer ledit coussin avant de le positionner dans le moule ;
chauffer le coussin au moyen du moule, ledit moule étant de type chauffant.

Par ailleurs, dans un premier mode de réalisation, le coussin présente une forme annulaire pourvue d'une extrémité dite interne correspondant à la périphérie interne de la forme annulaire et d'une extrémité dite externe correspondant à la périphérie externe de la forme annulaire, et à l'étape de moulage, au moins l'une des extrémités interne et externe dudit coussin est fixée au moule.
En outre, dans un second mode de réalisation, le coussin présente une forme annulaire pourvu d'une extrémité dite interne correspondant à la périphérie interne de la forme annulaire et d'une extrémité dite externe correspondant à la périphérie externe de la forme annulaire, et à l'étape de moulage, les extrémités interne et externe dudit coussin sont montées libres en déplacement par rapport au moule.
La présente invention concerne également un dispositif de fabrication d'au moins une pièce en matériau déformable, en particulier pour un bord d'un élément d'un aéronef.
Selon l'invention, ledit dispositif comporte au moins :

une unité de préparation configurée pour réaliser un coussin pourvu de deux plaques agencées l'une contre l'autre de manière à ménager un espace interne et comprenant au moins une ouverture permettant d'accéder à cet espace interne ; et
une unité de moulage comprenant un moule dans lequel peut être positionné au moins partiellement le coussin, ledit moule comportant au moins deux coquilles et une empreinte correspondant à la forme de la pièce à fabriquer, ledit moule étant apte à être fermé en assemblant les coquilles entre elles, l'unité de moulage étant configurée pour injecter un fluide sous pression dans l'espace interne du coussin à travers ladite ouverture afin de déformer ledit coussin positionné dans le moule pour qu'il épouse l'empreinte du moule et forme une pièce brute présentant la forme de la pièce à fabriquer, ladite pièce brute étant apte à être soumise à des opérations de finition afin de former la pièce fabriquée.

Avantageusement, le moule comporte, en plus de l'empreinte, au moins un espace auxiliaire apte à alimenter en matière ledit coussin lors de sa déformation par le fluide sous pression selon au moins l'un des cas suivants :

l'espace auxiliaire est configuré pour pouvoir contenir une partie de la matière du coussin destinée à alimenter en matière la déformation dudit coussin ;
l'espace auxiliaire est configuré pour permettre à au moins une extrémité du coussin de glisser entre les coquilles du moule afin d'alimenter en matière la déformation dudit coussin.

Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte, de plus, un four apte à recevoir et à chauffer le moule contenant le coussin ou le coussin seul.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

La figure 1 est une vue éclatée, en perspective, d'une unité de moulage d'un dispositif de fabrication.
La figure 2 est une vue, en perspective, d'une pièce fabriquée par un dispositif de fabrication.
La figure 3 est une vue éclatée, en perspective, d'un coussin avant déformation lors d'une étape de moulage.
La figure 4 est une vue, en coupe et en perspective, d'une unité de moulage comportant un coussin non déformé dans un moule fermé.
La figure 5 est une vue, en perspective, d'un coussin après déformation lors d'une étape de moulage.
La figure 6 est une vue partielle, en perspective et en coupe, de deux pièces fabriquées par un dispositif de fabrication configuré pour former deux pièces en une seule étape de moulage.
La figure 7 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une empreinte d'un moule comportant un premier exemple d'espaces auxiliaires.
La figure 8 est une vue partielle, en perspective et en coupe, d'une empreinte d'un moule comportant un second exemple d'espaces auxiliaires.
La figure 9 est un schéma synoptique d'un procédé de fabrication.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Le dispositif 1 représenté schématiquement sur la figure 1 et permettant d'illustrer l'invention est un dispositif 1 de fabrication d'une pièce 2 en matériau déformable, telle que celle représentée à titre d'illustration sur la figure 2.
Dans le cadre de la présente invention, la pièce 2 peut correspondre à une pièce destinée à être agencée sur un élément d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport. La pièce 2 est notamment destinée à être agencée sur un bord d'attaque d'un élément externe de l'aéronef, en particulier un élément aérodynamique, c'est-à-dire configuré pour optimiser l'écoulement d'air sur sa surface. Il peut s'agir, par exemple, de n'importe quelle surface aérodynamique d'un élément externe de l'aéronef tel qu'une aile, un système propulsif ou un stabilisateur.
Dans une réalisation préférée, illustrée sur la figure 2, la pièce 2 présente une forme générale annulaire avec une symétrie de révolution autour d'un axe L-L. Plus précisément, la pièce 2 présente une section transversale en forme de U et est pourvue de deux parois cylindriques 3 et 4. De plus, la pièce 2 comporte un fond arrondi 5, reliant les parois 3 et 4, à l'une des extrémités longitudinales 6A, et une ouverture 7 à l'autre extrémité longitudinale 6B.
Dans la description suivante, on entend par « plaque » tout élément de forme générale plane et pourvu d'au moins une surface plane apte à servir de surface d'appui à une autre plaque.
Pour fabriquer la pièce 2, le dispositif 1 comporte une unité de préparation configurée pour réaliser un coussin 9 à partir de deux plaques 10 et 11. En particulier, comme représenté sur la figure 3, la plaque 10 est pourvue d'une face 10A dite interne et d'une face 10B dite externe. De même, la plaque 11 est pourvue d'une face 11A dite interne et d'une face 11B dite externe. Les faces 10A et 11A, sont les faces destinées à être agencées l'une contre l'autre pour former le coussin 9.
Le maintien en position des plaques 10 et 11 plaquées l'une contre l'autre peut être réalisé de différentes manières. Dans un premier mode de réalisation, on réalise un maintien en position dit provisoire correspondant à un maintien des plaques 10 et 11 l'une contre l'autre, destiné uniquement à la manipulation du coussin 9 et ne permettant pas de garantir un assemblage très résistant aux efforts. Dans un second mode de réalisation, on prévoit un maintien en position dit permanent correspondant à un maintien des plaques 10 et 11 assemblées l'une contre l'autre permettant de garantir une bonne cohésion du coussin 9. Par exemple, les plaques 10 et 11 peuvent être boulonnées, rivetées ou soudées l'une contre l'autre.
Dans un mode de réalisation préféré, illustré sur la figure 3, le coussin 9 présente une forme annulaire, présentant une symétrie de révolution autour d'un axe N-N. La forme annulaire présente une périphérie interne, en forme de cercle coaxial à l'axe N-N, qui est située vers l'axe N-N et une périphérie externe, également en forme de cercle coaxial à l'axe N-N, qui est éloignée de l'axe N-N. Le coussin 9 est pourvu d'une extrémité 9A dite interne et d'une extrémité 9B dite externe qui correspondent, respectivement, aux périphéries interne et externe de la forme annulaire.
L'agencement et la liaison entre elles des plaques 10 et 11 permet de ménager, entre ces dernières, un espace 12 dit interne situé entre les faces 10A et 11A et, le cas échéant, délimité par les extrémités 9A et 9B du coussin 9.
En outre, au moins une ouverture 13 est prévue dans le coussin 9 qui permet d'accéder à l'espace interne 12. L'ouverture 13 peut être pratiquée dans l'une des plaques 10 et 11 ou être réalisée au niveau de l'interface entre les faces 10A et 11A desdites plaques 10 et 11. L'ouverture 13 peut correspondre à un espace ouvert tel qu'un trou qui peut être pratiqué directement dans le coussin 9 ou dans un élément rapporté. Un tel élément rapporté peut correspondre, comme représenté sur la figure 1 notamment, à un tube d'alimentation 20 agencé entre les plaques 10 et 11, et permettant à l'ouverture 13 de découcher dans l'espace 12 à une extrémité du tube d'alimentation 20 et de déboucher à l'extérieur du coussin 9 à une autre extrémité du tube d'alimentation 20.
Pour fabriquer la pièce 2, le dispositif 1 comporte une unité de moulage 14 comprenant un moule 15 pourvu d'au moins deux coquilles 16 et 17, comme dans l'exemple des figures 1 et 4. Le coussin 9 est destiné à être positionné à l'intérieur du moule 15, à savoir entre les coquilles 16 et 17. Selon la complexité des formes de la pièce 2 à fabriquer, le moule 15 peut comporter plus de deux coquilles.
Dans un mode de réalisation préféré, comme représenté sur les figures 1 et 4, le moule 15 présente un axe longitudinal X-X. De plus, les coquilles 16 et 17 présentent une symétrie de révolution autour de cet axe longitudinal X-X.
En outre, le moule 15 comporte une empreinte 18 présentant la forme de la pièce 2 à fabriquer. L'empreinte 18 correspond à une forme creusée en relief dans au moins l'une des coquilles 16 et 17, cette forme pouvant être pratiquée sur une face 16A dite interne de la coquille 16 ou sur une face 17A dite interne de la coquille 17. L'empreinte 18 peut également être creusée dans les deux coquilles 16 et 17, ladite empreinte 18 comportant alors deux empreintes dites partielles, à savoir une empreinte partielle 18A dans la coquille 16 et une empreinte partielle 18B dans la coquille 17. L'empreinte 18 est reconstituée complètement lorsque les coquilles sont assemblées ensemble, comme expliqué ci-dessous.
Dans la description suivante, on entend :

par « longitudinal », un élément agencé selon l'axe longitudinal X-X ou selon une direction parallèle à cet axe longitudinal X-X ;
par « radialement externe » et « radialement vers l'extérieur», des directions radiales à l'axe longitudinal X-X, en s'écartant de l'axe longitudinal X-X, comme illustré par des flèches E sur la figure 1 ;
par « radialement interne » et « radialement vers l'intérieur », des directions radiales à l'axe longitudinal X-X, en s'approchant de l'axe longitudinal X-X, c'est-à-dire dans le sens opposé au sens illustré par les flèches E sur la figure 1 ;
«intérieur du moule 15 » l'espace entre les coquilles 16 et 17 (comprenant l'empreinte 18) et le cas échéant l'espace entre les faces 16A et 17A ; et
« extérieur du moule » l'espace qui n'est pas compris entre les coquilles 16 et 17.

Dans le mode de réalisation préféré représenté sur les figures 1 et 4, l'empreinte 18 comporte deux empreintes partielles identiques, à savoir l'empreinte partielle 18A dans la coquille 16 et l'empreinte partielle 18B dans la coquille 17. Ainsi, l'empreinte 18 est symétrique par rapport à un plan médian M situé entre les coquilles 16 et 17 correspondant à un plan parallèle aux faces 16A et 17A équidistant desdites coquilles 16 et 17. Dans l'exemple de la figure 4, le plan médian M est orthogonal à l'axe longitudinal X-X.
En outre, dans ce mode de réalisation, les coquilles 16 et 17 comportent, sur leurs faces 16A et 17A, un logement 8 permettant de recevoir le tube d'alimentation 20 lorsque le coussin 9 est positionné dans le moule 15. Le logement 8, présentant la forme générale du tube d'alimentation 20, est configuré pour que l'extrémité du tube d'alimentation 20 située radialement vers l'extérieur du coussin débouche à l'extérieur du moule 15. Ainsi, l'ouverture 13 pratiquée dans le tube d'alimentation 20, permet d'accéder à l'espace 12 depuis l'extérieur du moule 15.
Dans d'autres modes de réalisation (non représentés), l'empreinte 18 peut comporter des empreintes partielles de formes différentes ou non symétriques par rapport au plan médian M. L'empreinte 18 peut également ne pas comporter d'empreinte partielle sur l'une ou l'autre des coquilles 16 et 17.
Le moule 15 est configuré pour pouvoir être fermé en assemblant entre elles les coquilles 16 et 17. En particulier, les faces16A et 17A des coquilles 16 et 17 sont aptes à être rapprochées l'une de l'autre longitudinalement, lesdites faces 16A et 17A étant parallèles entre elles. De plus, lorsque les coquilles 16 et 17 sont assemblées ensemble, les empreintes partielles 18A, 18B sont alignées en regard l'une de l'autre de sorte que la réunion des formes desdites empreintes partielles 18A, 18B permet de reconstituer l'empreinte 18. Pour assembler les coquilles 16 et 17, les faces 16A et 17A peuvent comporter des éléments de mise en position (non représentés sur les figures) permettant d'aligner lesdites coquilles 16 et 17 lors de la fermeture du moule 15 et ainsi d'aligner également les empreintes partielles 18A et 18B. Ces éléments de mise en position peuvent correspondre à des formes structurelles faisant partie intégrante des coquilles 16 et 17 ou à des éléments d'outillage amovibles, mis en place sur les coquilles 16 et 17 lors de la fermeture du moule 15.
Le moule 15 est également configuré pour pouvoir recevoir le coussin 9 entre les coquilles 16 et 17. En effet, les faces 16A et 17A, lorsqu'elles sont rapprochées l'une de l'autre, sont configurées pour venir se plaquer contre les faces 10B et 11B de façon à pincer le coussin 9 entre les coquilles 16 et 17 lorsque le moule 15 est fermé. Selon la taille du coussin 9, ce dernier peut être contenu entièrement dans le moule 15, ou partiellement avec l'une ou l'autre de ses extrémités 9A et 9B agencées à l'extérieur du moule 15.
Dans un mode de réalisation particulier, le coussin 9 ainsi positionné à l'intérieur du moule 15, est configuré pour pouvoir être attaché audit moule 15, au moins à l'une de ses extrémités 9A et 9B. En particulier, les extrémités 9A et 9B du coussin 9 sont configurées pour pouvoir être maintenues fixes par rapport au moule 15. Pour ce faire, les extrémités 9A, 9B peuvent être fixées sur l'une ou l'autre des coquilles 16, 17 par des éléments de fixation usuels.
Dans un mode de réalisation, illustré sur les figures 1 et 4, l'extrémité 9A du coussin 9 est montée libre en déplacement par rapport au moule 15 et l'extrémité 9B est boulonnée aux coquilles 16 et 17.
Dans ce mode de réalisation, le coussin 9 est pourvu de trous 26 traversant répartis le long de son extrémité 9B. Par ailleurs, la coquille 16 comporte des trous 27 traversant et la coquille 17 comporte des trous 28 traversant, lesdits trous 27, 28 étant pratiquées au niveau de la périphérie radialement externe des coquilles 16 et 17. De plus, les trous 26, 27 et 28 sont configurés pour pouvoir être alignés entre eux lorsque le coussin 9 est positionné dans le moule 15 et que les coquilles 16 et 17 sont rapprochées. L'extrémité 9B du coussin 9 peut ainsi être boulonnée aux coquilles 16 et 17 par des boulons 29 comme illustré sur la figure 4.
Dans un autre mode de réalisation (non représenté), les extrémités 9A ou 9B du coussin 9 peuvent être maintenues fixes par rapport au moule 15 sans élément de fixation, uniquement par le biais de l'effort de pincement des coquilles 16 et 17 lorsque ledit moule 15 est fermé et verrouillé, comme précisé ci-dessous.
Dans un autre mode de réalisation (non représenté), les deux extrémités 9A et 9B du coussin 9 sont montées libres en déplacement par rapport au moule 15. Dans ce mode de réalisation, aucune des extrémités 9A et 9B n'est fixée solidairement aux coquilles 16 et 17. De préférence, le coussin 9 est maintenu en position dans le moule 15 par les formes générales des faces 16A et 17A et par le pincement des coquilles 16 et 17, mais il n'est pas maintenu de manière fixe, ce qui permet aux extrémités 9A et 9B de se déplacer, notamment par glissement lors de la déformation du coussin 9 comme décrit ci-après.
Le moule 15 ainsi fermé et contenant le coussin 9 est configuré pour pouvoir être verrouillé de sorte que les coquilles 16 et 17 ne puissent pas s'écarter et qu'elles maintiennent le coussin 9 emprisonné. Pour ce faire, les coquilles 16 et 17 sont fixées l'une à l'autre de manière solidaire, par exemple en les boulonnant ensemble.
De plus, le moule 15 est configuré pour pouvoir accéder à l'ouverture 13 depuis l'extérieur dudit moule 15 lorsque celui-ci est fermé et verrouillé avec le coussin 9 positionné à l'intérieur.
Dans un mode de réalisation particulier, l'ouverture 13 est agencée sur une extrémité 9A ou 9B du coussin 9 et est située à l'extérieur du moule 15 lorsque ce dernier est fermé. L'ouverture 13 est donc accessible depuis l'extérieur du moule 15 lorsqu'il est fermé.
Dans un mode de réalisation particulier, représenté sur les figures 1 et 4, l'ouverture 13 du coussin 9 est pratiquée au travers du tube d'alimentation 20 qui est agencée entre les plaques 10 et 11. Plus précisément, le tube d'alimentation 20 est situé dans le plan d'interface des plaques 10 et 11 et orientée radialement par rapport à l'axe X-X. De plus, le moule 15 est configuré pour recevoir le tube d'alimentation 20 dans le logement 8 de sorte qu'une extrémité dudit tube d'alimentation 20 dépasse radialement vers l'extérieur dudit moule 15 lorsque ce dernier est fermé et contient le coussin 9. L'ouverture 13 étant pratiquée entre les deux extrémités du tube d'alimentation 20, elle est donc accessible depuis l'extérieur du moule 15 lorsqu'il est fermé.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 4, en plus des trous 27, 28 à leurs extrémités radialement externes, les coquilles 16 et 17 comportent respectivement des trous 30 et 31 traversant à leurs extrémités radialement internes. Les trous 30, 31 sont configurés pour pouvoir être alignés entre eux lorsque les coquilles 16 et 17 sont rapprochées. Les trous 27, 28, 30 et 31 permettent de boulonner ensemble les coquilles 16 et 17 afin de verrouiller le moule 15. Les coquilles 16 et 17 sont boulonnées à leurs extrémités externes par les boulons 29 et à leurs extrémités internes par des boulons 32.
Dans un mode de réalisation particulier, les boulons 29 et 32 servant au verrouillage du moule 15 permettent également de fixer l'une ou l'autre des extrémités 9A et 9B du coussin 9, selon que lesdites extrémités 9A et 9B sont montées fixes ou non par rapport audit moule 15.
Dans un autre mode de réalisation (non représenté), le moule 15 peut être verrouillé au moyen d'un outillage à pression de type presse hydraulique ou mécanique, générant sur les coquilles 16 et 17 des efforts longitudinaux opposés et orientés vers l'intérieur du moule 15.
En outre, l'unité de moulage 14 comporte des moyens (non représentés sur les figures) pour injecter un fluide sous pression, comme illustré par une flèche F sur la figure 4, dans l'espace interne 12 du coussin 9. Le fluide est injecté dans l'espace interne 12 à travers l'ouverture 13, ce qui a pour effet de déformer le coussin 9. En particulier, les moyens d'injection sont configurés pour injecter ledit fluide sous très haute pression de sorte que la pression générée dans l'espace interne 12 soit apte à déformer les parois du coussin 9 afin qu'elles épousent la forme de l'empreinte 18. Le coussin 9 ainsi déformé devient une pièce brute.
Par ailleurs, le dispositif 1 comporte des moyens de finition (non représentés sur les figures) permettant de réaliser des opérations de finition sur la pièce brute afin d'obtenir une pièce finie ou semi-finie. En effet, la pièce obtenue après les opérations de finition peut correspondre directement à la pièce 2 ou à une pièce intermédiaire nécessitant des opérations supplémentaires.
Les opérations de finition correspondent aux opérations de parachèvement usuelles d'un procédé de moulage et consistent à retirer de la pièce brute les formes superflues et la matière en excédant. Elles peuvent également consister à rectifier certaines surfaces.
Dans un mode de réalisation particulier, l'unité de moulage 14 est configurée pour réaliser une pièce brute présentant une forme générale avec au moins une symétrie particulière permettant de fabriquer, à partir de ladite pièce brute, au moins deux pièces 2, comme expliqué dans l'exemple ci-dessous.
En effet, dans une réalisation préférée de ce mode de réalisation, représentée sur les figures 1, 4, 5 et 6 notamment, le moule 15 et l'empreinte 18 présentent une forme telle qu'ils sont aptes à fabriquer une pièce intermédiaire sensiblement en forme de couronne (représenté en coupe sur la figure 6) et présentant un axe longitudinal O-O ainsi qu'un plan de symétrie C orthogonal audit axe O-O. Cette pièce intermédiaire permet, après une découpe selon le plan C, de former deux pièces 2A et 2B telles que représentées sur la figure 6. Chacune de ces deux pièces 2A, 2B est identique à la pièce 2 montrée sur la figure 2.
Dans le cadre de la présente invention, le moule 15 et l'empreinte 18 peuvent présenter des formes et/ou des tailles appropriées permettant de fabriquer des pièces de tailles et/ou de formes variées. En plus de pièces annulaires, ils peuvent également fabriquer, par exemple, des pièces rectilignes, des pièces courbes notamment en arc de cercle ou des pièces de forme quelconque.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, dont deux exemples sont représentés sur les figures 7 et 8, l'empreinte 18 comporte au moins un espace auxiliaire 22, 23, 24, 25. Cet espace auxiliaire 22, 23, 24, 25 correspond à un évidement supplémentaire pratiqué dans les coquilles 16, 17, communiquant avec l'empreinte 18 mais ne servant pas nécessairement à créer la forme de la pièce 2 à fabriquer. En effet, l'espace auxiliaire 22, 23, 24, 25 est un espace fonctionnel permettant de faciliter ou d'alimenter la déformation du coussin 9, comme décrit ci-dessous.
Dans le cadre de la présente invention, l'espace auxiliaire 22, 23, 24, 25 peut prendre des formes variées qui dépendent de sa fonction et des formes de la pièce 2 à fabriquer. L'empreinte 18 (comprenant les empreintes partielles 18A et 18B) peut comporter un seul espace auxiliaire 22, 23, 24, 25 ou plusieurs, chacun d'entre eux pouvant prendre une forme différente.
Dans un mode de réalisation particulier, représenté sur la figure 7, l'empreinte 18 comporte deux espaces auxiliaires 22 et 23. L'espace auxiliaire 22 est situé du côté de l'empreinte 18, orienté radialement vers l'axe X-X, et l'espace auxiliaire 23 est situé de l'autre côté de l'empreinte 18, à savoir orienté radialement dans le sens s'éloignant de l'axe X-X.
A titre d'illustration, dans l'exemple de la figure 7 :

l'espace auxiliaire 22 qui débouche dans l'empreinte 18 est délimité, d'une part, par un contour courbe 22A de la coquille 16 du moule 15, formé entre l'extrémité interne de l'empreinte partielle 18A et la face 16A de la coquille 16, et d'autre part, par un contour courbe 22B de la coquille 17 du moule 15, entre l'extrémité interne de l'empreinte partielle 18B et la face 17A de la coquille 17 ; et
l'espace auxiliaire 23 qui débouche dans l'empreinte 18 est délimité d'une part, par un contour courbe 23A de la coquille 16 du moule 15, formé entre l'extrémité interne de l'empreinte partielle 18A et la face 16A de la coquille 16, et d'autre part, par un contour courbe 23B de la coquille 17 du moule 15, formé entre l'extrémité interne de l'empreinte partielle 18B et la face 17A de la coquille 17.

L'espace auxiliaire 22, 23 est configuré pour pouvoir contenir une partie de la matière du coussin 9, ladite matière contenue dans l'espace auxiliaire 22, 23 étant destinée à alimenter la déformation dudit coussin 9. En effet, le coussin 9 peut présenter, sur ses faces externes 10A et 11A, des surépaisseurs (non représentées) aptes à être logées dans les espaces auxiliaires 22 et 23 lorsque ledit coussin 9 est contenu dans le moule 15 fermé. Ces surépaisseurs correspondent à des réserves de matière et sont destinées à fournir la matière nécessaire pour que les parois du coussin 9 puissent se déformer convenablement et épouser complètement la forme de l'empreinte 18. Cela permet notamment d'éviter un déchirement des parois du coussin 9 ou d'avoir des zones d'épaisseur trop faible, en particulier au niveau du fond de l'empreinte 18.
L'espace auxiliaire 22, 23 peut également être configuré pour permettre à au moins une extrémité 9A, 9B du coussin 9 de glisser entre les coquilles 16 et17 du moule 15 afin d'alimenter en matière la déformation dudit coussin 9.
En effet, comme indiqué précédemment, le coussin 9 peut avoir au moins l'une de ses extrémités 9A et 9B montée libre en déplacement par rapport au moule 15. De plus, les coquilles 16 et 17 peuvent être configurées pour pincer le coussin 9 lorsque le moule 15 est fermé, mais autoriser tout de même le glissement d'au moins l'une des extrémités 9A et 9B.
Par exemple, dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 4, l'extrémité interne 9A du coussin 9 est libre en déplacement et l'extrémité externe 9B est fixée au moule 15. Par conséquent, lors de la déformation du coussin 9 (causée par l'injection de fluide sous pression, comme illustré par la flèche F sur la figure 4) l'extrémité 9A est apte à se déplacer afin d'alimenter ladite déformation. Plus précisément, la déformation des parois du coussin 9, générée par l'injection du fluide sous pression dans l'espace interne 12, induit des efforts sur les extrémités 9A et 9B dudit coussin 9 attirant lesdites extrémités 9A et 9B vers l'intérieur du moule 15. L'extrémité 9B étant fixée au moule 15, elle ne peut pas se déplacer, mais l'extrémité 9A étant montée libre, elle peut être attirée vers l'intérieur du moule 15 lors de la déformation coussin 9.
Dans ce mode de réalisation, l'espace auxiliaire 22, 23 peut être configuré pour faciliter le glissement de l'extrémité 9A vers l'intérieur du moule 15 lors de la déformation du coussin 9. Pour ce faire, l'espace auxiliaire 22, 23 peut notamment comporter des congés ou plus généralement des formes arrondies permettant d'éviter un déchirement du coussin 9 lors du glissement de l'extrémité 9A.
A titre d'exemple non limitatif, une variante du mode de réalisation précédent est représentée sur la figure 8 dans laquelle l'empreinte 18 comporte deux espaces auxiliaires 24 et 25 présentant une forme différente des espaces auxiliaires 22 et 23. L'espace auxiliaire 24 est situé du côté de l'empreinte 18, orienté radialement vers l'axe X-X, et l'espace auxiliaire 25 est situé de l'autre côté de l'empreinte 18, à savoir orienté radialement dans le sens s'éloignant de l'axe X-X.
A titre d'illustration, dans l'exemple de la figure 8 :

l'espace auxiliaire 24 qui débouche dans l'empreinte 18 est délimité, d'une part, par un contour rectiligne 24A de la coquille 16 du moule 15, formant un biseau entre l'extrémité interne de l'empreinte partielle 18A et la face 16A de la coquille 16, et d'autre part, par un contour rectiligne 24B de la coquille 17 du moule 15, formant un biseau entre l'extrémité interne de l'empreinte partielle 18B et la face 17A de la coquille 17 ; et
l'espace auxiliaire 25 qui débouche dans l'empreinte 18 est délimité d'une part, par un contour rectiligne 25A de la coquille 16 du moule 15, formant un biseau entre l'extrémité interne de l'empreinte partielle 18A et la face 16A de la coquille 16, et d'autre part, par un contour rectiligne 25B de la coquille 17 du moule 15, formant un biseau entre l'extrémité interne de l'empreinte partielle 18B et la face 17A de la coquille 17.

Dans le cadre de la présente invention, la fabrication mise en œuvre par le dispositif 1, tel que décrit ci-dessus, peut être réalisée à froid. Le dispositif 1 est alors utilisé à température ambiante.
Dans le cadre de la présente invention, la fabrication mise en œuvre par le dispositif 1 peut également être réalisée à chaud. Pour ce faire, dans un mode de réalisation particulier, le dispositif 1 comporte, de plus, un four 34 représenté schématiquement sur la figure 4. Ce four 34 est apte à recevoir au moins le moule 15 contenant le coussin 9 et il est configuré pour générer une température prédéterminée, par exemple entre 500°C et 950°C. Ce mode de réalisation particulier permet donc de réaliser une fabrication de la pièce 2, en chauffant le coussin 9 avant sa déformation et lors de sa déformation.
Dans une première variante de ce mode de réalisation particulier, seul le coussin 9 est positionné dans le four, le moule 15 étant laissé à température ambiante. Cette première variante de réalisation permet donc de réaliser une fabrication de la pièce 2, en chauffant uniquement le coussin 9 avant qu'il soit positionné et déformé dans le moule 15.
Dans une seconde variante de réalisation, l'unité de moulage 14 peut comporter un moule 15 qui est un moule de type chauffant et être configuré pour chauffer directement le coussin 9. Cette seconde variante de réalisation permet donc de réaliser une fabrication à chaud sans utiliser de four.
Le dispositif 1, tel que décrit ci-dessus, est apte à mettre en œuvre un procédé P de fabrication d'une pièce en matériau déformable, par exemple telle que celle représentée sur la figure 2.
A cet effet, le procédé P comporte, comme représenté sur la figure 9, les étapes suivantes :

une étape de préparation E1 consistant à réaliser un coussin 9 pourvu de deux plaques 10 et 11 agencées l'une contre l'autre de manière à ménager un espace interne 12 et comprenant au moins une ouverture 13 permettant d'accéder à cet espace interne 12 ;
une étape de moulage E2, mise en œuvre par l'unité de moulage 14, consistant à positionner le coussin 9 (réalisé à l'étape de préparation E1) au moins partiellement dans le moule 15 qui comporte au moins deux coquilles 16 et 17 et une empreinte 18 correspondant à la forme de la pièce 2 à fabriquer, à fermer le moule 15 en assemblant les coquilles 16 et 17 entre elles, et à injecter un fluide sous pression dans l'espace interne 12 du coussin 9 à travers l'ouverture 13 afin de déformer ledit coussin 9 pour qu'il épouse l'empreinte 18 du moule 15 et forme une pièce brute présentant la forme de la pièce 2 à fabriquer ; et
une étape de finition E3, consistant à démouler la pièce brute obtenue à la fin de l'étape de moulage E2 et à mettre en œuvre des opérations de finition sur ladite pièce brute afin d'obtenir la pièce 2 fabriquée.

L'étape de finition E3 consiste à mettre en œuvre des opérations de finition sur la pièce brute, en particulier en découpant des parties de matière en excédant afin d'obtenir la pièce 2.
Dans un mode de réalisation particulier, la pièce brute peut également être découpée afin d'obtenir au moins deux pièces 2 identiques (pièces 2A et 2B sur la figure 6).
A la fin de l'étape de finition E3, on obtient la ou les pièces 2 fabriquées par le procédé P.
Par ailleurs, la fabrication mise en œuvre par le procédé P peut être réalisée à froid ou à chaud.
Lorsque la fabrication est réalisée à chaud, l'étape de moulage E2 comprend une sous-étape de chauffe E21, mise en œuvre avant d'injecter le fluide sous pression dans le coussin 9 et consistant à chauffer au moins ledit coussin 9. Cette étape E21 consiste donc à chauffer le coussin 9 au moins avant sa déformation.
Dans un premier mode de réalisation, la sous-étape de chauffe E21 consiste à intégrer l'unité de moulage 14 dans le four 34, comme représenté schématiquement sur la figure 4, et à réaliser au moins la déformation du coussin 9 à chaud, c'est-à-dire à la température générée par le four 34, par exemple entre 500°C et 950°C.
Dans une variante de ce premier mode de réalisation, la sous-étape de chauffe E21 consiste à chauffer uniquement le coussin 9, le moule 15 étant laissé à température ambiante. Dans cette variante de réalisation, le coussin 9 est tout d'abord positionné dans le four dans lequel il est chauffé, puis ledit coussin 9 ainsi chauffé est sorti du four et positionné dans le moule 15 afin d'être déformé.
Dans un second mode de réalisation, la sous-étape de chauffe E21 consiste à chauffer le coussin 9 au moyen d'un moule 15 qui est un moule de type chauffant.
Le dispositif 1 et le procédé P, tels que décrits ci-dessus, qui permettent de fabriquer des pièces monobloc par déplacement et déformation de matière, présentent de nombreux avantages.
En particulier, grâce à la préparation du cousin 9 (comportant un espace interne 12) qui est soumis à une déformation dans le moule 15 au moyen de l'injection d'un fluide sous pression dans l'espace interne 12 dudit coussin 9, le dispositif 1 et le procédé P permettent de fabriquer des pièces 2 de tailles et/ou de formes variées, en particulier des pièces annulaires, des pièces rectilignes, ou des pièces courbes, en particulier en arc de cercle.
Ils permettent notamment de fabriquer des pièces monobloc dont les formes sont complexes, en particulier des pièces dont la forme est non développable. Pour ce faire, il convient de prévoir des formes adéquates pour l'empreinte 18 et le coussin 9.
Le dispositif 1 et le procédé P peuvent être utilisés pour fabriquer des pièces en différents matériaux, notamment métalliques, et en particulier en alliage de titane ou en alliage d'aluminium.
De plus, la configuration du moule 15 permet de disposer d'un dispositif 1 dont la mise en œuvre est relativement simple et flexible puisque l'unité de moulage 14 ne nécessite pas obligatoirement un outillage lourd comme une presse.
En outre, dans un mode de réalisation préféré, utilisant un moule de forme appropriée, le dispositif 1 permet de fabriquer, lors d'une seule mise en œuvre du procédé P, simultanément deux pièces 2 telles que celles représentées sur la figure 6.

Claims

Procédé de fabrication d'au moins une pièce en matériau déformable, en particulier pour un bord d'un élément d'un aéronef,
caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes :
- une étape de préparation (E1) consistant à réaliser un coussin (9) pourvu de deux plaques (10, 11) agencées l'une contre l'autre de manière à ménager un espace interne (12) et comprenant au moins une ouverture (13) permettant d'accéder à cet espace interne (12) ;

- une étape de moulage (E2) consistant à positionner le coussin (9) au moins partiellement dans un moule (15), ledit moule (15) comportant au moins deux coquilles (16, 17), une empreinte (18) correspondant à la forme de la pièce (2) à fabriquer et au moins un espace auxiliaire (22, 23, 24, 25) apte à alimenter en matière ledit coussin (9) lors de sa déformation, à fermer ledit moule (15) en assemblant les coquilles (16, 17) entre elles, et à injecter un fluide sous pression dans l'espace interne (12) du coussin (9) à travers ladite ouverture (13) afin de déformer ledit coussin (9) pour qu'il épouse l'empreinte (18) du moule (15) et forme une pièce brute présentant la forme de la pièce (2) à fabriquer ; et

- une étape de finition (E3) consistant à démouler la pièce brute et à mettre en œuvre des opérations de finition sur ladite pièce brute afin d'obtenir la pièce (2) fabriquée.
Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'agencement des plaques (10, 11) du coussin (9) à l'étape de préparation (E1) consiste à solidariser entre elles lesdites plaques (10, 11) en soudant leurs extrémités périphériques.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,
caractérisé en ce qu'à l'étape de moulage (E2), le coussin (9) est positionné dans le moule (15) dont l'empreinte (18) correspond à une forme permettant de fabriquer simultanément au moins deux pièces (2).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que l'étape de moulage (E2) comporte, de plus, une sous-étape de chauffe (E21), après la fermeture du moule (15), consistant à chauffer au moins le coussin (9) avant d'injecter le fluide sous pression.
Procédé selon la revendication 4,
caractérisé en ce que la sous-étape de chauffe (E21) correspond à l'une des sous-étapes suivantes :
- placer le moule (15) contenant le coussin(9) dans un four (34) et chauffer le moule (15) et le coussin (9) au moyen du four (34) ;

- placer le coussin (9) seul dans un four, et chauffer ledit coussin (9) avant de le positionner dans le moule (15) ;

- chauffer le coussin (9) au moyen du moule (15), ledit moule (15) étant de type chauffant.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que le coussin (9) présente une forme annulaire pourvue d'une extrémité (9A) dite interne correspondant à la périphérie interne de la forme annulaire, et d'une extrémité (9B) dite externe correspondant à la périphérie externe de la forme annulaire, et en ce qu'à l'étape de moulage (E2), au moins l'une des extrémités (9A, 9B) interne et externe dudit coussin (9) est fixée au moule (15).
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que le coussin (9) présente une forme annulaire pourvue d'une extrémité (9A) dite interne correspondant à la périphérie interne de la forme annulaire, et d'une extrémité (9B) dite externe correspondant à la périphérie externe de la forme annulaire, et en ce qu'à l'étape de moulage (E2), les extrémités (9A, 9B) interne et externe dudit coussin (9) sont montées libres en déplacement par rapport au moule (15).
Dispositif de fabrication d'au moins une pièce en matériau déformable, en particulier pour un bord d'un élément d'un aéronef, comportant au moins :
- une unité de préparation configurée pour réaliser un coussin (9) pourvu de deux plaques (10, 11) agencées l'une contre l'autre de manière à ménager un espace interne (12) et comprenant au moins une ouverture (13) permettant d'accéder à cet espace interne (12) ; et

- une unité de moulage (14) comprenant un moule (15) dans lequel peut être positionné au moins partiellement le coussin (9), ledit moule (15) comportant au moins deux coquilles (16, 17) et une empreinte (18) correspondant à la forme de la pièce (2) à fabriquer, ledit moule (15) étant apte à être fermé en assemblant les coquilles (16, 17) entre elles, l'unité de moulage (14) étant configurée pour injecter un fluide sous pression dans l'espace interne (12) du coussin (9) à travers ladite ouverture (13) afin de déformer ledit coussin (9) positionné dans le moule (15) pour qu'il épouse l'empreinte (18) du moule (15) et forme une pièce brute présentant la forme de la pièce (2) à fabriquer, ladite pièce brute étant apte à être soumise à des opérations de finition afin de former la pièce (2) fabriquée,
caractérisé en ce que le moule (15) comporte, de plus, au moins un espace auxiliaire (22, 23, 24, 25) apte à alimenter en matière ledit coussin (9) lors de sa déformation.
Dispositif selon la revendication 8,
caractérisé en ce que l'espace auxiliaire (22, 23, 24, 25) du moule (15) est configuré pour alimenter en matière ledit coussin (9) lors de sa déformation par le fluide sous pression, selon au moins l'un des cas suivants :
- l'espace auxiliaire (22, 23, 24, 25) est configuré pour pouvoir contenir une partie de la matière du coussin (9) destinée à alimenter en matière la déformation dudit coussin (9) ;

- l'espace auxiliaire (22, 23, 24, 25) est configuré pour permettre à au moins une extrémité du coussin (9) de glisser entre les coquilles (16, 17) du moule (15) afin d'alimenter en matière la déformation dudit coussin (9).
Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9,
caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, un four (34) apte à recevoir et à chauffer le moule (15) contenant le coussin(9) ou le coussin (9) seul.