EP4493753A1 - Systeme d'aiguilletage pour la fabrication d'une preforme textile - Google Patents

Systeme d'aiguilletage pour la fabrication d'une preforme textile

Info

Publication number
EP4493753A1
EP4493753A1 EP23713709.6A EP23713709A EP4493753A1 EP 4493753 A1 EP4493753 A1 EP 4493753A1 EP 23713709 A EP23713709 A EP 23713709A EP 4493753 A1 EP4493753 A1 EP 4493753A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
needling
textile
preform
head
needling head
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.)
Granted
Application number
EP23713709.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP4493753B1 (fr
Inventor
Gareth Clarke
Julien Bardy
Franck Laffargue
Nicolas Maisonnave
David Bitonneau
Jean-Marc Dupillier
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.)
ArianeGroup SAS
Original Assignee
ArianeGroup 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
Priority claimed from FR2202207A external-priority patent/FR3133395B1/fr
Priority claimed from FR2202206A external-priority patent/FR3133396B1/fr
Application filed by ArianeGroup SAS filed Critical ArianeGroup SAS
Priority to EP24216051.3A priority Critical patent/EP4534747B1/fr
Publication of EP4493753A1 publication Critical patent/EP4493753A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP4493753B1 publication Critical patent/EP4493753B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of textile preform by needling, and more particularly a needling system for the manufacture of a textile preform.
  • Textile preforms form the reinforcement of composite materials with an organic or ceramic matrix. They form a reinforcement for the material taking up most of the mechanical forces, which is reinforced and protected by the organic or ceramic matrix of the composite material.
  • needling consists of superimposing textile plies and linking these plies together by needling.
  • needling consists of linking the plies together by transferring fibers from one ply to another in the Z direction, that is to say along the thickness of the preform, thus creating connections mechanical between the folds in this direction.
  • Current needling systems thus make it possible to produce axisymmetric preforms or preforms whose geometry is open.
  • the current needling means are programmed to follow a certain trajectory so as to needle the preform according to certain criteria, such as for example the fiber density in Z.
  • the current programs are specific to the machine used, and cannot be used on a other.
  • they can follow an axisymmetric profile based on an adaptive mode, which allows the position of the machine to be corrected according to the excess thickness encountered during needling.
  • certain preforms such as atmospheric re-entry thermal protection preforms, can have a spherical cap shape (non-opening geometry) or a non-axisymmetric geometry and current needling means are not adapted to this type of geometry. .
  • the present invention relates to a needling system for producing a textile preform comprising:
  • a robotic arm movable in several degrees of freedom, carrying the needling head and configured so as to move the needling head along predetermined trajectories and orientations;
  • a device for feeding a textile strip mounted on the needling head and configured to place the textile strip on a support and cut it
  • control unit configured to control the robotic arm, the actuation of the needling head and the deposition of the textile strip according to a predefined program for the production of the textile preform.
  • the invention thus provides a modular needling head because, thanks to the robotic arm, it can adapt to complex preform geometries.
  • the system needling of the invention therefore makes it possible to manufacture preforms with non-opening geometry, such as a spherical cap, or non-axisymmetric geometries.
  • the needling system of the invention also makes it possible to configure custom textile strip trajectories, without trajectory limitation.
  • the presence of the device for feeding a textile strip on the needling head makes it possible to envisage depositing a strip and its needling on the strips previously deposited simultaneously with a single system.
  • This makes it possible to lay the textile strips in various directions in thin or thick thickness, and also to automate the placement of the strips thanks to the robotic arm and the control unit.
  • This also makes it possible to do without fixing additives between the strips or other elements which could pollute the strips forming the preform and which could disrupt the fiber/matrix connections during densification of the needled preform, because maintaining the strips together is carried out during needling by the partial transfer in the transverse direction of the fibers coming from the deposited strips.
  • the invention is a mechanical binding of the textile strips and not a chemical one, unlike the processes of the prior art making it possible to deposit and maintain the textile strips and/or the threads (such as Automatic Tape Laying (ATL) and Automatic Fiber Placement (AFP) technologies.
  • ATL Automatic Tape Laying
  • AFP Automatic Fiber Placement
  • the device for feeding a textile strip comprises a regulation system, for example a braking system, configured to adjust the tension of the textile strip when it is deposited on the support in operation. of a given instruction, or according to a particular point of the trajectory.
  • a regulation system for example a braking system
  • the device for feeding a textile strip comprises a system for guiding the textile strip.
  • the system for guiding the textile strip comprises adjustable detour rollers according to at least one spherical three-dimensional reference.
  • the device for feeding a textile strip comprises a lateral position regulation system.
  • Another object of the invention relates to a method of manufacturing a textile preform by needling implemented by the needling system of the invention on support tooling whose shape corresponds to that of the textile preform to be produced, the method comprising the deposit and needling of a textile strip on the support tooling.
  • This process allows the textile strip to be directly needled to the shape of the final preform.
  • the support tooling has a non-axisymmetric and/or non-opening shape.
  • the textile strip is deposited and needled on the support tooling without trajectory limitation.
  • the needling head forms an angle of between -85° and 85° relative to the direction perpendicular to the tangent plane of the support tooling during all or part of the deposition and the needling of the textile strip.
  • the present invention also relates to a method for determining a program for moving and orienting a needling head for producing a textile preform by needling a textile strip on support tooling, comprising at least :
  • the crossing points and the orientation of the needling head are determined before starting needling taking into account the complexity of the geometry of the preform to be produced, the density and the orientation of the fibers in Z while ensuring that the support tooling and the preform do not collide with the needling head.
  • This program is therefore not linked to a particular machine and can be adapted to all machines and desired preform shapes. It thus makes it possible to versatilely manufacture textile preforms by needling according to the needs and the desired thermostructural properties, such as for example the density of fibers in Z and the orientation of the fibers in Z.
  • the number of crossing points is adapted to reduce calculation times and the program itself. For example, if an area has a small local radius of curvature, the number of crossing points will be greater in this area than another area with a larger radius of curvature.
  • the determination of the triplets of coordinates of the crossing points of the needling head and the angular orientation of the head can result from one or more several calculations, or certain parameters (coordinate or angle) can be predefined in advance.
  • the determination of the triplets of coordinates of the crossing points of the needling head can also be carried out depending on the width of the textile strip and its possible overlap.
  • the determination of the angular orientation of the needling head can be carried out relative to the normal to the local geometry.
  • the support tooling rotates around an axis of rotation and the method comprises a mathematical projection of the passage points determined on a fixed or mobile reference plane relative to the tooling support and comprising the axis of rotation of the support tooling.
  • the method further comprises determining a local movement speed of the needling head as a function of the rate of fibers in Z in the associated zone of the preform to be produced and a rotation of the support tooling.
  • the method further comprises producing a mesh of the geometry of the textile preform to be produced, the determination of all the triplets of coordinates (x, y, z) being carried out on this mesh.
  • the mesh allows a more precise mathematical use of the geometry of the preform to then be able to apply all the operations of determining the crossing points and the angular orientation of the head, but also of discretize the number of crossing points according to the geometric complexity of the preform to be produced.
  • the support tooling has a non-axisymmetric and/or non-opening shape.
  • Another object of the invention is a method of manufacturing a textile preform by needling comprising the determination of a program of movement and orientation of a needling head according to the invention and the manufacture by needling of the textile preform on support tools, the shape of which corresponds to that of the textile preform to be produced, using a needling head programmed according to the determined program.
  • Figure 1 represents, schematically and partially, a needling system according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 represents, partially, a needling head being deposited and needling according to one embodiment of the invention.
  • Figure 3 represents, schematically and partially, the needling head of Figure 2, in particular the orientation of the needles relative to the deposited strip.
  • Figure 4 represents a flowchart of the method for determining a movement and orientation program for a needling head according to one embodiment of the invention.
  • Figure 5A represents, schematically and partially, step 409 of the method described in Figure 4.
  • Figure 5B represents, schematically and partially, step 410 of the method described in Figure 4.
  • Figure 5C represents, schematically and partially, step 420 of the method described in Figure 4.
  • Figure 5D represents, schematically and partially, step 421 of the method described in Figure 4.
  • Figure 6 represents a flowchart of the process for manufacturing a textile preform by needling according to one embodiment of the invention.
  • Figure 1 represents, schematically and partially, a needling system 100 according to one embodiment of the invention making it possible to produce a textile preform.
  • the system 100 comprises a needling head 110 on which is mounted a device 130 for feeding a textile strip, a robotic arm 120 movable in several degrees of freedom and carrying the needling head 110 and a control unit 140 .
  • the robotic arm 120 is configured to move the needling head 110 along predetermined trajectories and orientations.
  • the feeding device 130 is configured to deposit the textile strip on a support and cut the deposited strip.
  • the control unit 140 is configured to control the robotic arm 120, the actuation of the needling head 110 and the deposition of the textile strip according to a predefined program for producing the textile preform.
  • Figure 2 represents, partially, a needling head 210 carrying a device 230 for feeding a textile strip 233 according to one embodiment of the invention during the manufacture of a textile preform, in particular when of the deposition and needling of a textile strip 234 on a support tool 250.
  • Figure 3 represents a schematic view of Figure 2, in particular the orientation of the needles of the needling head relative to the deposited strip, the references used for these two figures representing the same objects.
  • the device 230 for feeding a textile strip 233 comprises a cassette support 232 and a cassette 231 containing the textile strip 233 and placed on the cassette support 232.
  • the cassette 231 has a width corresponding substantially to the width of the strip textile 233 wound on cassette 231.
  • the textile strip 233 is for example a strip or a sheet of threads whose properties are useful as fibrous reinforcement in the preform composing a composite material, for example a thread or a set of threads, a fabric, a non-woven textile. multidirectional (or “Non Crimp Fabric, NCF”), a braid, or even a non-woven veil.
  • the needling head 210 comprises a plurality of needles 211 mounted on a needle board which make it possible to needle the textile strip 234 which has just been deposited on the support tooling 250.
  • This textile strip 234 is thus needled with the strips 235 previously deposited in order to produce the textile preform.
  • the deposition and needling takes place on the support tooling 250 which has a shape corresponding to that of the preform to be produced.
  • the support tooling 250 has a non-axisymmetric shape.
  • the support tooling 250 can also be mobile, for example rotating around an axis, in order to facilitate the movements of the robotic arm and the needling head 210.
  • the needling head 210 also includes a stripper 212 comprising a plate having a plurality of perforations.
  • the plate has an internal face and an external face, the external face being present on the side of the support tooling 250.
  • the needle board faces the internal face of the stripper and the needles 211 are aligned with the perforations present on the stripper plate 212.
  • the needles 211 pass alternately from a retracted position in which they do not protrude from the external surface of the stripper plate 212 to an extended position in which they protrude from the external face of the plate in order to penetrate the textile strip 234.
  • the feeding device 230 of a textile strip 233 is fixed to the needling head 210 transversely to the perforated plate of the stripper 212 intended to be crossed by the needles 211.
  • the device 230 for feeding a textile strip 233 may comprise a guiding system 270 for the textile strip and/or a braking system which makes it possible to adjust the tension of the strip 234 when it is deposited.
  • the guiding system 270 can be fixed on the surface of the stripper 212 or on the needling head 210, ideally as close as possible to the surface of the stripper 210, carrying the feeding device 230.
  • the textile belt guiding system can be provided with detour rollers 271 adjustable according to a three-dimensional reference, in particular in a spherical reference.
  • These rollers 271 are for example adjustable in translation according to the direction of the width of the strip 234 and adjustable in rotation along two axes making it possible to adjust the angle of the strip 234 relative to the support tooling 250.
  • These detour rollers 271 make it possible to guide the strip 234 from the cassette 231 to the deposition surface of the support tooling 250.
  • the width of these rollers 271 can be adapted to the width of the strip 234.
  • the device for feeding a textile strip can be configured to store a textile strip with a width of between 5 mm and 500 mm, preferably between 5 mm and 200 mm.
  • the needling head can be configured for different widths of needle board (support carrying the plurality of needles) and/or for different widths of stripper, for example so as to be able to needle strips textiles with a width between 5 mm and 500 mm, preferably textile strips with a width between 5 mm and 200 mm.
  • the needle board and the stripper can also be removable from the needling head in order to adapt them to the geometry of the preform to be produced and/or to the widths of the needled textile strips.
  • the needling head in particular the needles, forms an angle a (shown in Figure 3) variable with respect to a perpendicular axis 270 to the tangent plane 260 of the support tooling 250 during all or part of the deposition and needling of the textile strip, for example this angle is between -85° and 85°, preferably between -30° and 30°. More generally, the needling head is adjustable in all directions around this perpendicular axis 270. This makes it possible to needle the textile strips in different orientations, for example at an angle or at an angle to transfer fibers in a certain orientation for confer certain thermomechanical and/or abrasion resistance properties to the final part.
  • the needling head can be programmed to move and orient itself, thanks to the robotic arm, around the support tooling to deposit and needle the textile strip.
  • the program for moving and orienting the needling head thus includes the passage points and the angular orientation of the needling head around the support tooling.
  • the crossing points can be determined according to the positions of the Z fibers in the textile preform to be produced, its local radius of curvature and a minimum distance to be respected between the needling head and the support tooling or the preform to avoid damaging the preform.
  • the angular orientation of the needling head can be determined for each passing point as a function of the angular orientation of the Z fibers in the preform to be produced.
  • the crossing points can be expressed in terms of distance between the needling head and support tooling. To do this, the crossing points can be projected into a fixed reference plane relative to the support tooling, and thus program the head according to the distance between the needling head and the support tooling.
  • the stripper can apply pressure on the strip so as to hold it in place when the needles come out.
  • Figure 4 represents a flowchart of the method 400 for determining a movement and orientation program of a needling head according to one embodiment of the invention
  • Figures 5A, 5B, 5C and 5D represent the different stages of this same process. The process is thus described with reference to Figures 4, 5A, 5B, 5C and 5D.
  • the method 400 is a method for determining a movement and orientation program of a needling head 530 for producing a textile preform 500 by needling a textile strip on a support tool 505.
  • This method 400 comprises the determination 410 of a set of triplets of coordinates (x, y, z), (xl, yl, zl), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) of the crossing points 520 , 521, 522, 523 of the needling head 530.
  • x, y, z coordinates
  • x2, y2, z2 x3, y3, z3
  • the crossing points 521, 522, 523 are determined as a function of the positions of the fibers along the axes X, Y, Z, in particular along the axis Z in the textile preform to be produced 500, the local geometry of the preform 500, for example its local radius of curvature, and the minimum distance d m in.
  • This minimum distance d m in is a distance making it possible to avoid a collision between the needling head 530 and the preform 500 being produced or support tooling 505.
  • the minimum distance d m in is predetermined by the user. This step 410 is shown in Figure 5B.
  • the number of crossing points 520, 521, 522, 523 may depend on the complexity of the preform to be produced 500. For example, if the preform is of complex shape (for example, a non-axisymmetric shape), the number of points passage will generally be greater than a preform of simple shape (for example, an axisymmetric shape).
  • the method 400 comprises the determination 420 of the angular orientation of the needling head 530 for each passage point 520, 521, 522, 523 determined in step 410 as a function of the angular orientation of the fibers in Z in the textile preform to be produced 500.
  • This step 420 is shown in Figure 5C.
  • the method 400 can also include a step 409 of producing a mesh 510 of the geometry of the textile preform to be produced 500.
  • the determination 410 of all the triplets of coordinates (x, y, z) of the crossing points is thus carried out on this mesh 510.
  • This step 409 is shown in Figure 5A. This makes it possible to simplify the geometry of the preform 500 and to more easily determine the crossing points 520.
  • the method 400 can also include a step 421 of projecting the crossing points 520 determined in step 410 into a reference plane 540 fixed or mobile relative to to the support tooling 505 and comprising the axis of rotation 580 of the support tooling 505.
  • the reference plane 540 can for example be the plane (YZ) or the plane (XY) or even the plane ( ⁇ ) . This allows us to determine the polar coordinates (r, 0, z) of the crossing points 520.
  • This step 421 is shown in Figure 5D.
  • the method 400 may also include the determination of a local movement speed of the needling head 530 as a function of the rate of fibers in Z in the associated zone of the preform to be produced 500 as a function of a possible movement of the support tooling 505. For example, if the support tooling 505 is rotating during needling, depending on the radius of curvature of the geometry of the preform to be produced 500, it may be interesting to vary the speed of movement of the needling head 530 between the crossing points 520 along this radius of curvature to best adapt the fiber rate of Z.
  • Figure 6 represents a flowchart of the process 600 for manufacturing a textile preform by needling according to one embodiment of the invention.
  • the method 600 firstly comprises the determination 610 of a program for moving and orienting a needling head according to the invention, therefore for example according to the method described previously, then the manufacturing 620 by needling of the preform textile on support tools.
  • the support tooling has the same shape as the internal surface of the preform to be produced. Needling is carried out using a needling head programmed according to the program determined in step 601.
  • a needling system used for manufacturing is for example a system comprising:
  • a robotic arm movable in several degrees of freedom, carrying the needling head and configured so as to move the needling head following trajectories and orientations predetermined in the movement and orientation program;
  • a device for feeding a textile strip mounted on the needling head and configured to deposit the textile strip on a support tool and cut it and - a control unit configured to control the robotic arm, the actuation of the needling head and the deposition of the textile strip according to the movement and orientation program of the head.
  • the support tooling used to determine the movement and orientation program of the needling head and for the manufacture of the textile preform may have a non-axisymmetric and/or non-opening shape. This makes it possible to produce a preform with a non-axisymmetric and/or non-opening shape, which can, for example, thus form a thermal protection preform for atmospheric re-entry.
  • the support tooling can also rotate, in both directions around an axis of rotation, during needling, in order to facilitate the movement of the robotic arm.
  • the control unit can, in this case, control the rotation of the support tooling. For example, it can control the axis of rotation and/or the speed of rotation of the support tooling.
  • the expression “between ... and ...” must be understood as including the limits.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

Système d'aiguilletage (100) pour la réalisation d'une préforme textile comprenant : une tête d'aiguilletage (110); un bras (120) robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d'aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées; un dispositif d'alimentation (130) d'une bande textile monté sur la tête d'aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un support et procéder à sa découpe, et une unité de contrôle (140) configurée pour commander le bras robotisé, l'actionnement de la tête d'aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile.

Description

Description
Titre de l'invention : Système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile
Domaine Technique
La présente invention concerne la fabrication de préforme textile par aiguilletage, et plus particulièrement un système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile.
Technique antérieure
Les préformes textiles forment le renfort de matériaux composites à matrice organique ou céramique. Elles forment une armature au matériau reprenant l'essentiel des efforts mécaniques, qui est renforcée et protégée par la matrice organique ou céramique du matériau composite.
La réalisation de préformes textiles par aiguilletage consiste à superposer des plis textiles et à lier ces plis entre eux par aiguilletage. En particulier, l'aiguilletage consiste à lier entre eux les plis en transférant des fibres d'un pli à l'autre dans la direction Z, c'est-à-dire long de l'épaisseur de la préforme, créant ainsi des liaisons mécaniques entre les plis dans cette direction. Les systèmes d'aiguilletage actuels permettent ainsi de réaliser des préformes axisymétriques ou des préformes dont la géométrie est débouchante.
Les moyens actuels d'aiguilletage sont programmés pour suivre une certaine trajectoire de manière à aiguilleter la préforme selon certains critères, comme par exemple la densité de fibres en Z. Les programmes actuels sont propres à la machine utilisée, et ne sont pas utilisables sur une autre. De plus, ils peuvent suivre un profil axisymétrique basé sur un mode adaptatif, qui permet de corriger la position de la machine en fonction des surépaisseurs rencontrées lors de l'aiguilletage. Néanmoins, certaines préformes, comme les préformes de protections thermiques de rentrée atmosphérique, peuvent avoir une forme de calotte sphérique (géométrie non-débouchante) ou une géométrie non-axisymétrique et les moyens actuels d'aiguilletage ne sont pas adaptés à ce type de géométrie.
Il est donc souhaitable de disposer d'un nouveau système d'aiguilletage plus versatile et permettant d'aiguilleter des préformes dont la géométrie est non- axisymétrique et/ou non-débouchante, ou dont la géométrie est axisymétrique ou non, débouchante ou non, et capable d'aiguilleter des bandes textiles dont les trajectoires sont entièrement paramétrables, sans limitation de trajectoire.
Il est également souhaitable de disposer d'une nouvelle solution de programmation des moyens d'aiguilletage permettant d'être utilisée sur plusieurs machines d'aiguilletage et de s'adapter à tout type de géométrie de préforme, y compris les géométries non-axisymétriques et non-débouchantes.
Exposé de l'invention
La présente invention concerne un système d'aiguilletage pour la réalisation d'une préforme textile comprenant :
- une tête d'aiguilletage ;
- un bras robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d'aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées ;
- un dispositif d'alimentation d'une bande textile monté sur la tête d'aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un support et procéder à sa découpe, et
- une unité de contrôle configurée pour commander le bras robotisé, l'actionnement de la tête d'aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile.
L'invention propose ainsi une tête d'aiguilletage modulable car, grâce au bras robotisé, elle peut s'adapter aux géométries complexes de préforme. Le système d'aiguilletage de l'invention permet donc de fabriquer des préformes de géométrie non-débouchante, comme une calotte sphérique, ou des géométries non- axisymétriques. Le système d'aiguilletage de l'invention permet également de paramétrer des trajectoires de bandes textiles à façon, sans limitation de trajectoire.
De plus, la présence du dispositif d'alimentation d'une bande textile sur la tête d'aiguilletage permet d'envisager un dépôt d'une bande et son aiguilletage sur les bandes précédemment déposées simultanément avec un seul système. Cela permet de déposer les bandes textiles dans diverses directions en faible ou forte épaisseur, et également d'automatiser le placement des bandes grâce au bras robotisé et à l'unité de contrôle. Cela permet également de se passer d'additif de fixation entre les bandes ou d'autres éléments pouvant polluer les bandes formant la préforme et pouvant perturber les liaisons fibres/matrices lors de la densification de la préforme aiguilletée, car le maintien des bandes entre elles est réalisé lors de l'aiguilletage par le transfert partiel dans le sens transversal des fibres provenant des bandes déposées. Autrement dit, il s'agit, dans le cas de l'invention, d'un liage mécanique des bandes textiles et non chimique contrairement aux procédés de l'art antérieur permettant de déposer et de maintenir les bandes textiles et/ou les fils (comme les technologies de nappage automatique, « Automatic Tape Laying, ATL » et de placement automatique de fibres, « Automatic Fiber Placement, AFP »).
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de régulation, par exemple un système de freinage, configuré pour régler la tension de la bande textile lors de son dépôt sur le support en fonction d'une consigne donnée, ou en fonction d'un point particulier de la trajectoire.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de guidage de la bande textile.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le système de guidage de la bande textile comprend des rouleaux de détours réglables selon au moins un repère tridimensionnel sphérique. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de régulation en position latérale.
Cela permet de rendre plus précis le guidage de la bande et son placement sur le support. Cela peut en particulier être utile dans le cas où un trancanage est réalisé, tel qu'illustré à la figure 3, en permettant une légère translation de la bande pour corriger un éventuel défaut de positionnement lors de la dépose.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage mis en oeuvre par le système d'aiguilletage de l'invention sur un outillage de support dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, le procédé comprenant le dépôt et l'aiguilletage d'une bande textile sur l'outillage de support.
Ce procédé permet d'aiguilleter directement la bande textile à la forme de la préforme finale.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante.
Cela permet de réaliser des préformes de géométrie complexe.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la bande textile est déposée et aiguilletée sur l'outillage de support sans limitation de trajectoire.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, la tête d'aiguilletage forme un angle compris entre -85° et 85° par rapport à la direction perpendiculaire au plan tangent de l'outillage de support durant tout ou partie du dépôt et de l'aiguilletage de la bande textile.
Cela permet de transférer les fibres, lors de l'aiguilletage, dans une direction perpendiculaire ou non perpendiculaire à la tangente de la préforme, c'est-à-dire la tangente de l'outillage de support. Le fait de ne pas se limiter à une direction perpendiculaire permet de transférer les fibres dans de nombreuses direction pour optimiser les propriétés thermomécaniques et la tenue à l'abrasion de la préforme textile finale selon les applications visées pour la pièce comprenant cette préforme. La présente invention concerne également un procédé de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage pour la réalisation d'une préforme textile par aiguilletage d'une bande textile sur un outillage de support, comprenant au moins :
- la détermination d'un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z) des points de passage de la tête d'aiguilletage en fonction des positions des fibres dans la préforme textile à réaliser, de sa géométrie locale et d'une distance minimale prédéterminée à respecter entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support ou la préforme permettant d'éviter une collision avec cette dernière, et
- la détermination de l'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage (a, P, y) pour chaque point de passage en fonction de l'orientation angulaire de la bande textile et des fibres dans la préforme textile à réaliser.
Grâce au procédé de l'invention, les points de passage et l'orientation de la tête d'aiguilletage sont déterminés avant de commencer l'aiguilletage en tenant compte de la complexité de la géométrie de la préforme à réaliser, de la densité et de l'orientation des fibres en Z tout en veillant que l'outillage de support et la préforme ne rentrent pas en collision avec la tête d'aiguilletage. Ce programme n'est donc pas lié à une machine particulière et peut s'adapter à toutes les machines et formes de préforme souhaitée. Il permet ainsi de fabriquer de manière versatile des préformes textiles par aiguilletage selon les besoins et les propriétés thermostructurales souhaités, comme par exemple la densité de fibres en Z et l'orientation des fibres en Z.
De plus, comme il est tenu compte de la complexité de la géométrie de la préforme à réaliser, le nombre de points de passage est adapté pour alléger les temps de calcul et le programme en lui-même. Par exemple, si une zone a un rayon de courbure local faible, le nombre de points de passage sera plus important dans cette zone qu'une autre zone ayant un rayon de courbure plus important.
La détermination des triplets de coordonnées des points de passage de la tête d'aiguilletage et de l'orientation angulaire de la tête peut résulter d'un ou de plusieurs calculs, ou certains paramètres (coordonnée ou angle) peuvent être prédéfinis par avance.
La détermination des triplets de coordonnées des points de passage de la tête d'aiguilletage peut être réalisée également en fonction de la largeur de la bande textile et de son éventuel recouvrement.
La détermination de l'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage peut être réalisée par rapport à la normale à la géométrie locale.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'outillage de support est en rotation autour d'un axe de rotation et le procédé comprend une projection mathématique des points de passage déterminés sur un plan de référence fixe ou mobile par rapport à l'outillage de support et comprenant l'axe de rotation de l'outillage de support.
Cela permet de convertir les triplets de coordonnées (x, y, z) en coordonnées polaires (r, 0, z) et donc d'implémenter plus facilement les coordonnées des points de passage de la tête d'aiguilletage dans la machine d'aiguilletage.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le procédé comprend en outre la détermination d'une vitesse de déplacement locale de la tête d'aiguilletage en fonction du taux de fibres en Z dans la zone associée de la préforme à réaliser et d'une rotation de l'outillage de support.
Cela permet de pouvoir adapter la densité d'aiguilletage en fonction de la géométrie de la préforme, et ainsi augmenter, diminuer ou garder constante cette densité selon les caractéristiques géométriques locales de la préforme.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le procédé comprend en outre la réalisation d'un maillage de la géométrie de la préforme textile à réaliser, la détermination de l'ensemble des triplets de coordonnées (x, y, z) étant effectuée sur ce maillage.
Le maillage permet une utilisation mathématique plus précise de la géométrie de la préforme pour pouvoir ensuite appliquer l'ensemble des opérations de détermination des points de passage et de l'orientation angulaire de la tête, mais également de discrétiser le nombre de points de passage en fonction de la complexité géométrique de la préforme à réaliser.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante.
Cela permet de pouvoir réaliser une préforme textile de géométrie complexe.
Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage comprenant la détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon l'invention et la fabrication par aiguilletage de la préforme textile sur un outillage de support, dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, à l'aide d'une tête d'aiguilletage programmée selon le programme déterminé.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.
[Fig. 1] La figure 1 représente, de manière schématique et partielle, un système d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 représente, de manière partielle, une tête d'aiguilletage en cours de dépôt et d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 3] La figure 3 représente, de manière schématique et partielle, la tête d'aiguilletage de la figure 2, en particulier l'orientation des aiguilles par rapport à la bande déposée.
[Fig. 4] La figure 4 représente un ordinogramme du procédé de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.
[Fig. 5A] La figure 5A représente, de manière schématique et partielle, l'étape 409 du procédé décrit en figure 4. [Fig. 5B] La figure 5B représente, de manière schématique et partielle, l'étape 410 du procédé décrit en figure 4.
[Fig. 5C] La figure 5C représente, de manière schématique et partielle, l'étape 420 du procédé décrit en figure 4.
[Fig. 5D] La figure 5D représente, de manière schématique et partielle, l'étape 421 du procédé décrit en figure 4.
[Fig. 6] La figure 6 représente un ordinogramme du procédé de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.
Description des modes de réalisation
La figure 1 représente, de manière schématique et partielle, un système d'aiguilletage 100 selon un mode de réalisation de l'invention permettant de réaliser une préforme textile.
Le système 100 comprend une tête d'aiguilletage 110 sur laquelle est monté un dispositif d'alimentation 130 d'une bande textile, un bras robotisé 120 mobile selon plusieurs degrés de liberté et portant la tête d'aiguilletage 110 et une unité de contrôle 140.
Le bras robotisé 120 est configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage 110 suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées.
Le dispositif d'alimentation 130 est configuré pour déposer la bande textile sur un support et procéder à la découpe de la bande déposée.
L'unité de contrôle 140 est configurée pour commander le bras robotisé 120, l'actionnement de la tête d'aiguilletage 110 et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile.
La figure 2 représente, de manière partielle, une tête d'aiguilletage 210 portant un dispositif d'alimentation 230 d'une bande textile 233 selon un mode de réalisation de l'invention lors de la fabrication d'une préforme textile, en particulier lors du dépôt et de l'aiguilletage d'une bande textile 234 sur un outillage de support 250. La figure 3 représente une vue schématique de la figure 2, notamment l'orientation des aiguilles de la tête d'aiguilletage par rapport à la bande déposée, les références utilisées pour ces deux figures représentant les mêmes objets.
Le dispositif d'alimentation 230 d'une bande textile 233 comprend un support de cassette 232 et une cassette 231 contenant la bande textile 233 et placée sur le support de cassette 232. La cassette 231 a une largeur correspondant sensiblement à la largeur de la bande textile 233 enroulée sur la cassette 231.
La bande textile 233 est par exemple une bande ou une nappe de fils dont les propriétés sont utiles en tant que renfort fibreux dans la préforme composant un matériau composite, par exemple un fil ou un ensemble de fils, un tissu, un textile non-tissé multidirectionnel (ou « Non Crimp Fabric, NCF »), une tresse, ou encore un voile non tissé.
La tête d'aiguilletage 210 comprend une pluralité d'aiguilles 211 montée sur une planche à aiguilles qui permettent d'aiguilleter la bande textile 234 qui vient d'être déposée sur l'outillage de support 250. Cette bande textile 234 est ainsi aiguilletée avec les bandes 235 précédemment déposées afin de réaliser la préforme textile. Afin d'obtenir la géométrie désirée, le dépôt et l'aiguilletage a lieu sur l'outillage de support 250 qui a une forme correspondant à celle de la préforme à réaliser. Ainsi pour réaliser une préforme non-axisymétrique, l'outillage de support 250 a une forme non-axisymétrique. L'outillage de support 250 peut également être mobile, par exemple en rotation autour d'un axe, afin de faciliter les mouvements du bras robotisé et de la tête d'aiguilletage 210.
La tête d'aiguilletage 210 comprend également un débourreur 212 comprenant une plaque comportant une pluralité de perforations. La plaque présente une face interne et une face externe, la face externe étant présente du côté de l'outillage de support 250. La planche à aiguilles est en regard de la face interne du débourreur et les aiguilles 211 sont alignées avec les perforations présentes sur la plaque du débourreur 212. Lors de l'aiguilletage de la bande 234, les aiguilles 211 passent alternativement d'une position rétractée dans laquelle elles ne dépassent pas de la surface externe de la plaque du débourreur 212 à une position déployée dans laquelle elles dépassent de la face externe de la plaque afin de pénétrer dans la bande textile 234. Le dispositif d'alimentation 230 d'une bande textile 233 est fixé à la tête d'aiguilletage 210 transversalement à la plaque perforée du débourreur 212 destinée à être traversée par les aiguilles 211.
Le dispositif d'alimentation 230 d'une bande textile 233 peut comprendre un système de guidage 270 de la bande textile et/ou un système de freinage qui permet de régler la tension de la bande 234 lors de son dépôt. Le système de guidage 270 peut être fixé sur la surface du débourreur 212 ou sur la tête d'aiguilletage 210, idéalement au plus près de la surface du débourreur 210, portant le dispositif d'alimentation 230.
De plus, le système de guidage de la bande textile peut être muni de rouleaux de détours 271 réglables selon un repère tridimensionnel, notamment dans un repère sphérique. Ces rouleaux 271 sont par exemple réglables en translation selon la direction de la largeur de la bande 234 et réglables en rotation selon deux axes permettant de régler l'angle de la bande 234 par rapport à l'outillage de support 250. Ces rouleaux de détours 271 permettent de guider la bande 234 depuis la cassette 231 jusqu'à la surface de dépôt de l'outillage de support 250. La largeur de ces rouleaux 271 peut être adaptée à la largeur de la bande 234.
Quel que soit le mode de réalisation, le dispositif d'alimentation d'une bande textile peut être configuré pour stocker une bande textile de largeur comprise entre 5 mm et 500 mm, préférentiellement entre 5 mm et 200 mm.
Quel que soit le mode de réalisation, la tête d'aiguilletage peut être configurée pour différentes largeurs de planche à aiguilles (support portant la pluralité d'aiguilles) et/ou pour différentes largeurs de débourreur, par exemple de manière à pouvoir aiguilleter des bandes textiles de largeur comprise entre 5 mm et 500 mm, préférentiellement des bandes textiles de largeur comprise entre 5 mm et 200 mm. La planche à aiguilles et le débourreur peuvent également être amovibles de la tête d'aiguilletage afin de les adapter à la géométrie de préforme à réaliser et/ou aux largeurs de bandes textiles aiguilletées.
Quel que soit le mode de réalisation, la tête d'aiguilletage, en particulier les aiguilles, forme un angle a (représenté sur la figure 3) variable par rapport à un axe perpendiculaire 270 au plan tangent 260 de l'outillage de support 250 durant tout ou partie du dépôt et de l'aiguilletage de la bande textile, par exemple cet angle est compris entre -85° et 85°, de préférence entre -30° et 30°. Plus généralement, la tête d'aiguilletage est réglable selon toutes les directions autour de cet axe perpendiculaire 270. Cela permet d'aiguilleter les bandes textiles selon différentes orientations, par exemple en biais ou selon un angle pour transférer des fibres selon une certaine orientation pour conférer certaines propriétés thermomécaniques et/ou de tenue à l'abrasion à la pièce finale.
Quel que soit le mode de réalisation, la tête d'aiguilletage peut être programmée pour se déplacer et s'orienter, grâce au bras robotisé, autour de l'outillage de support pour déposer et aiguilleter la bande textile. Le programme de déplacement et d'orientation de la tête d'aiguilletage comprend ainsi les points de passage et l'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage autour de l'outillage de support.
Les points de passage peuvent être déterminés en fonction des positions des fibres en Z dans la préforme textile à réaliser, de son rayon de courbure local et d'une distance minimale à respecter entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support ou la préforme pour éviter de dégrader la préforme. L'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage peut être déterminée pour chaque point de passage en fonction de l'orientation angulaire des fibres en Z dans la préforme à réaliser.
De plus, afin de faciliter la programmation de la tête d'aiguilletage, et dans le cas d'un outillage de support en rotation sur lui-même, les points de passage peuvent être exprimés en termes de distance entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support. Pour cela, on peut projeter les points de passage dans un plan de référence fixe par rapport à l'outillage de support, et ainsi programmer la tête selon la distance entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support.
Quel que soit le mode de réalisation, il est également possible de piloter par un asservissement la pression du débourreur. En particulier, le débourreur peut appliquer une pression sur la bande de sorte à la maintenir en place lorsque les aiguilles en ressortent.
Quel que soit le mode de réalisation, il est également possible de piloter la tête d'aiguilletage par un asservissement en fonction de la pression du débourreur et/ou en fonction de la position du débourreur s'il est flottant et/ou en fonction de la position des aiguilles
Il est également possible de piloter la position du robot par un asservissement en fonction de la pression du débourreur et/ou en fonction de la position du débourreur s'il est flottant et/ou en fonction de la position des aiguilles.
Il est également possible de piloter la position du support par un asservissement en fonction de la pression du débourreur et/ou en fonction de la position du débourreur s'il est flottant et/ou en fonction de la position des aiguilles.
La figure 4 représente un ordinogramme du procédé 400 de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention, et les figures 5A, 5B, 5C et 5D représentent les différentes étapes de ce même procédé. Le procédé est ainsi décrit en référence aux figures 4, 5A, 5B, 5C et 5D.
Le procédé 400 est un procédé de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage 530 pour la réalisation d'une préforme textile 500 par aiguilletage d'une bande textile sur un outillage de support 505. Ce procédé 400 comprend la détermination 410 d'un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z), (xl, yl, zl), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) des points de passage 520, 521, 522, 523 de la tête d'aiguilletage 530. Pour des raisons de clarté, seuls quelques points sont visibles sur les figures, néanmoins le nombre de points de passage n'est pas limité à ces quatre points. De plus, la position de ces points visibles sur la figure 5B ne signifie pas que l'on détermine d'abord le point 520 (ou le point 522) avant le point 521 (ou le point 523). Généralement, l'ordre de détermination des différents points de passage de la tête suit le déroulement et l'aiguilletage de la bande textile sur l'outillage de support.
Les points de passage 521, 522, 523 sont déterminés en fonction des positions des fibres selon les axes X, Y, Z, en particulier selon l'axe Z dans la préforme textile à réaliser 500, de la géométrie locale de la préforme 500, par exemple de son rayon de courbure local, et de la distance minimale dmin- Cette distance minimale dmin est une distance permettant d'éviter une collision entre la tête d'aiguilletage 530 et la préforme 500 en cours de réalisation ou l'outillage de support 505. La distance minimale dmin est prédéterminée par l'utilisateur. Cette étape 410 est représentée sur la figure 5B.
Le nombre de points de passage 520, 521, 522, 523 peut dépendre de la complexité de la préforme à réaliser 500. Par exemple, si la préforme est de forme complexe (par exemple, une forme non-axisymétrique), le nombre de points de passage sera généralement plus important qu'une préforme de forme simple (par exemple, une forme axisymétrique).
Puis le procédé 400 comprend la détermination 420 de l'orientation angulaire de la tête d'aiguilletage 530 pour chaque point de passage 520, 521, 522, 523 déterminés dans l'étape 410 en fonction de l'orientation angulaire des fibres en Z dans la préforme textile à réaliser 500. Cette étape 420 est représentée sur la figure 5C. Dans cette étape 420, on détermine, par exemple, l'angle a formé entre la tête d'aiguilletage 530 et l'axe Z pour le point de passage 520 et/ou l'angle P formé entre la tête d'aiguilletage 530 et l'axe X pour le point de passage 520. Plus particulièrement, dans l'exemple de la détermination de l'angle a, l'angle a est formé entre l'axe Z et l'orientation de la tête, qui correspond à l'orientation 560 des fibres en Z pour ce point de passage 520.
Le procédé 400 peut également comprendre une étape 409 de réalisation d'un maillage 510 de la géométrie de la préforme textile à réaliser 500. La détermination 410 de l'ensemble des triplets de coordonnées (x, y, z) des points de passage est ainsi effectuée sur ce maillage 510. Cette étape 409 est représentée sur la figure 5A. Cela permet de simplifier la géométrie de la préforme 500 et de déterminer plus facilement les points de passage 520.
Quand l'outillage de support 505 tourne autour d'un axe de rotation 580, le procédé 400 peut encore comprendre une étape 421 de projection des points de passage 520 déterminés dans l'étape 410 dans un plan de référence 540 fixe ou mobile par rapport à l'outillage de support 505 et comprenant l'axe de rotation 580 de l'outillage de support 505. Le plan de référence 540 peut par exemple être le plan (YZ) ou le plan (XY) ou encore le plan (À). Cela permet de déterminer les coordonnées polaires (r, 0, z) des points de passage 520. Cette étape 421 est représentée sur la figure 5D.
Le procédé 400 peut encore comprendre la détermination d'une vitesse de déplacement locale de la tête d'aiguilletage 530 en fonction du taux de fibres en Z dans la zone associée de la préforme à réaliser 500 en fonction d'un éventuel déplacement de l'outillage de support 505. Par exemple, si l'outillage de support 505 est en rotation durant l'aiguilletage, selon le rayon de courbure de la géométrie de la préforme à réaliser 500, il peut être intéressant de faire varier la vitesse de déplacement de la tête d'aiguilletage 530 entre les points de passage 520 le long de ce rayon de courbure pour adapter au mieux le taux de fibres de Z.
La figure 6 représente un ordinogramme du procédé 600 de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention.
Le procédé 600 comprend d'abord la détermination 610 d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon l'invention, donc par exemple selon le procédé décrit précédemment, puis la fabrication 620 par aiguilletage de la préforme textile sur un outillage de support. L'outillage de support a la même forme que la surface interne de la préforme à réaliser. L'aiguilletage est réalisé à l'aide d'une tête d'aiguilletage programmée selon le programme déterminé dans l'étape 601.
Un système d'aiguilletage utilisé pour la fabrication est par exemple un système comprenant :
- une tête d'aiguilletage programmée selon le programme déterminé ;
- un bras robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d'aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées dans le programme de déplacement et d'orientation ;
- un dispositif d'alimentation d'une bande textile monté sur la tête d'aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un outillage de support et procéder à sa découpe, et - une unité de contrôle configurée pour commander le bras robotisé, l'actionnement de la tête d'aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon le programme de déplacement et d'orientation de la tête.
L'outillage de support utilisé pour déterminer le programme de déplacement et d'orientation de la tête d'aiguilletage et pour la fabrication de la préforme textile peut avoir une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante. Cela permet de réaliser une préforme de forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante, qui pourra, par exemple, ainsi former une préforme de protection thermique de rentrée atmosphérique. L'outillage de support peut également tourner, dans les deux sens autour d'un axe de rotation, lors de l'aiguilletage, afin de faciliter les déplacements du bras robotisé. L'unité de contrôle peut, dans ce cas, piloter la rotation de l'outillage de support. Par exemple, elle peut commander l'axe de rotation et/ou la vitesse de rotation de l'outillage de support. L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système d'aiguilletage (100) pour la réalisation d'une préforme textile comprenant :
- une tête d'aiguilletage (110, 210) ;
- un bras (120) robotisé mobile selon plusieurs degrés de liberté, portant la tête d'aiguilletage et configuré de manière à déplacer la tête d'aiguilletage suivant des trajectoires et des orientations prédéterminées ;
- un dispositif d'alimentation (130, 230) d'une bande textile (233) monté sur la tête d'aiguilletage et configuré pour déposer la bande textile sur un support (250) et procéder à sa découpe, et
- une unité de contrôle (140) configurée pour commander le bras robotisé, l'actionnement de la tête d'aiguilletage et le dépôt de la bande textile selon un programme prédéfini pour la réalisation de la préforme textile.
[Revendication 2] Système d'aiguilletage selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de régulation configuré pour régler la tension de la bande textile lors de son dépôt sur le support en fonction d'une consigne donnée, ou en fonction d'un point particulier de la trajectoire.
[Revendication 3] Système d'aiguilletage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de guidage (270) de la bande textile.
[Revendication 4] Système d'aiguilletage selon la revendication 3, dans lequel le système de guidage comprend des rouleaux (271) de détours réglables selon au moins un repère tridimensionnel sphérique.
[Revendication 5] Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif d'alimentation d'une bande textile comprend un système de régulation en position latérale.
[Revendication 6] Procédé de fabrication d'une préforme textile par aiguilletage mis en oeuvre par le système d'aiguilletage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 sur un outillage de support (250) dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, le procédé comprenant le dépôt et l'aiguilletage d'une bande textile sur l'outillage de support.
[Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non-débouchante.
[Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel la bande textile est déposée et aiguilletée sur l'outillage de support sans limitation de trajectoire.
[Revendication 9] Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la tête d'aiguilletage forme un angle (a) compris entre -85° et 85° par rapport à la direction perpendiculaire au plan tangent (260) de l'outillage de support durant tout ou partie du dépôt et de l'aiguilletage de la bande textile.
[Revendication 10] Procédé (400) de détermination d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage (530) pour la réalisation d'une préforme textile (500) par aiguilletage d'une bande textile sur un outillage de support (505), comprenant au moins :
- la détermination (410) d'un ensemble de triplets de coordonnées (x, y, z), (xl, yl, zl), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) des points de passage (520, 521, 522, 523) de la tête d'aiguilletage (530) en fonction des positions des fibres selon l'axe Z dans la préforme textile à réaliser (500), de sa géométrie locale et d'une distance minimale (dmin) prédéterminée à respecter entre la tête d'aiguilletage et l'outillage de support (505) ou la préforme permettant d'éviter une collision avec cette dernière, et
- la détermination (420) de l'orientation angulaire (a, P, y) de la tête d'aiguilletage pour chaque point de passage en fonction de l'orientation angulaire de la bande textile et des fibres en Z dans la préforme textile à réaliser, le procédé comprenant en outre la détermination d'une vitesse de déplacement locale de la tête d'aiguilletage en fonction du taux de fibres en Z dans la zone associée de la préforme textile à réaliser et d'une rotation de l'outillage de support.
[Revendication 11] Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'outillage de support est en rotation autour d'un axe de rotation (580) et le procédé comprend une projection mathématique (421) des points de passage déterminés dans un plan de référence (540, À) fixe ou mobile par rapport à l'outillage de support et comprenant l'axe de rotation.
[Revendication 12] Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, comprenant en outre la réalisation (409) d'un maillage (510) de la géométrie de la préforme textile à réaliser, la détermination de l'ensemble des triplets de coordonnées (x, y, z) étant effectuée sur ce maillage.
[Revendication 13] Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel l'outillage de support a une forme non-axisymétrique et/ou non- débouchante.
[Revendication 14] Procédé de fabrication (600) d'une préforme textile par aiguilletage comprenant la détermination (610) d'un programme de déplacement et d'orientation d'une tête d'aiguilletage selon l'une des revendications 10 à 13 et la fabrication par aiguilletage (620) de la préforme textile sur un outillage de support, dont la forme correspond à celle de la préforme textile à réaliser, à l'aide d'une tête d'aiguilletage programmée selon le programme déterminé.
EP23713709.6A 2022-03-14 2023-03-08 Systeme d'aiguilletage pour la fabrication d'une preforme textile Active EP4493753B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP24216051.3A EP4534747B1 (fr) 2022-03-14 2023-03-08 Système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2202207A FR3133395B1 (fr) 2022-03-14 2022-03-14 Procédé de détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage
FR2202206A FR3133396B1 (fr) 2022-03-14 2022-03-14 Système d’aiguilletage pour la fabrication d’une préforme textile
PCT/FR2023/050307 WO2023175255A1 (fr) 2022-03-14 2023-03-08 Systeme d'aiguilletage pour la fabrication d'une preforme textile

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24216051.3A Division EP4534747B1 (fr) 2022-03-14 2023-03-08 Système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile
EP24216051.3A Division-Into EP4534747B1 (fr) 2022-03-14 2023-03-08 Système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP4493753A1 true EP4493753A1 (fr) 2025-01-22
EP4493753B1 EP4493753B1 (fr) 2026-05-06

Family

ID=85775913

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24216051.3A Active EP4534747B1 (fr) 2022-03-14 2023-03-08 Système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile
EP23713709.6A Active EP4493753B1 (fr) 2022-03-14 2023-03-08 Systeme d'aiguilletage pour la fabrication d'une preforme textile

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24216051.3A Active EP4534747B1 (fr) 2022-03-14 2023-03-08 Système d'aiguilletage pour la fabrication d'une préforme textile

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12270133B1 (fr)
EP (2) EP4534747B1 (fr)
JP (2) JP7771424B2 (fr)
WO (1) WO2023175255A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12460331B1 (en) * 2024-11-13 2025-11-04 Q-Carbon Material Co., Ltd. Right-angle needle-punching mechanisms and needle-punching devices

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2557550B1 (fr) * 1983-12-28 1986-05-30 Europ Propulsion Procede et appareillage pour la fabrication de structures tridimensionnelles de revolution
FR2669941B1 (fr) * 1990-12-03 1993-03-19 Europ Propulsion Installation pour la realisation de preformes fibreuses aiguilletees destinees a la fabrication de pieces en materiau composite.
US5093059A (en) * 1991-01-18 1992-03-03 Shell Oil Company Method for the transport of a homogeneous mixture of chopped fibers
FR2735456B1 (fr) * 1995-06-19 1997-09-12 Europ Propulsion Procedes et appareil pour la fabrication de pieces annulaires en materiau composite et de preformes pour ces pieces
CN105755680B (zh) * 2016-04-25 2017-10-20 天津工业大学 一种机器人针刺设备
CN110109421B (zh) * 2018-02-01 2023-03-14 天津工业大学 一种针刺机器人路径规划方法
CN112318499A (zh) 2020-10-16 2021-02-05 西安工程大学 一种异型预制体机器人针刺成形路径规划方法
US12404616B2 (en) * 2022-10-31 2025-09-02 Rohr, Inc. Systems and methods for robotic arm end effector for tailored through thickness reinforcement

Also Published As

Publication number Publication date
EP4534747A1 (fr) 2025-04-09
US20250207310A1 (en) 2025-06-26
EP4534747B1 (fr) 2026-05-13
US20250109537A1 (en) 2025-04-03
WO2023175255A1 (fr) 2023-09-21
EP4493753B1 (fr) 2026-05-06
JP2025066103A (ja) 2025-04-22
JP7771424B2 (ja) 2025-11-17
JP2025512747A (ja) 2025-04-22
US12270133B1 (en) 2025-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2774822C (fr) Dispositif de drapage automatise
EP0113717B1 (fr) Procede et appareil de lamination de fibres
EP1787175B1 (fr) Execution d'evenements a grande vitesse 'a la volee'' pendant la fabrication d'une structure composite par un placement automatise des fibres
JP6282661B2 (ja) 凸型の曲率半径を有する表面上での複合テープラミネーション加工の方法
EP4493753B1 (fr) Systeme d'aiguilletage pour la fabrication d'une preforme textile
JP5822696B2 (ja) 固定式分配器を使用する繊維配置のための方法およびシステム
FR2669941A1 (fr) Installation pour la realisation de preformes fibreuses aiguilletees destinees a la fabrication de pieces en materiau composite.
EP3340237B1 (fr) Procede d'obtention d'une couche acoustique poreuse et panneau acoustique comprenant la couche acoustique poreuse ainsi obtenue
FR3005284A1 (fr) Pose en emboitement.
FR2968237A1 (fr) Procede ameliore pour fabriquer des pieces renforcees en materiaux composites et pieces renforcees obtenues par ledit procede
FR3133396A1 (fr) Système d’aiguilletage pour la fabrication d’une préforme textile
FR3107001A1 (fr) Têtes d'application de fibres avec bobines embarquées
FR3063673A1 (fr) Plateforme mobile pour robot parallele a cables, robot parallele a cables, installation et procede de drapage a l'aide d'un tel robot
AU2013339696B2 (en) Depositing device for the controlled deposition of reinforcing fibre bundles
FR3133395A1 (fr) Procédé de détermination d’un programme de déplacement et d’orientation d’une tête d’aiguilletage
WO2018122542A1 (fr) Dispositif de production en continu de galettes de bandes enroulées
US12630953B2 (en) Needling system for producing a textile preform
WO2018020162A1 (fr) Dispositif et procédé pour la fabrication d'une préforme fibreuse
FR2701229A1 (fr) Procédé de découpe automatique d'une matière souple en feuille.
EP3830329B1 (fr) Procede de fabrication d'une nappe de fils par points de couture, notamment pour la realisation de pieces en materiaux composites
FR3029834A1 (fr) Procede pour l'insertion et la mise en place de fils individuels au travers d'un panneau
EP4230362B1 (fr) Système de drapage de patchs et procédé d'acheminement automatique de patchs vers un préhenseur de patch par un tel système
EP3450606B1 (fr) Procede de formation par aiguilletage d'une preforme textile annulaire a partir d'une nappe fibreuse helicoidale et machine pour la mise en oeuvre d'un tel procede
FR3023303A1 (fr) Procede de fabrication de grille textile et installation et materiels y relatifs
FR3127434A1 (fr) Procédé de fabrication par enroulement

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

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

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

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

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

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

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240920

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

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

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20251029

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

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

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: F10

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: U-0-0-F10-F00 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Effective date: 20260506

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH