FR2952653A1

FR2952653A1 - Architecture fibreuse tubulaire fermee et procede de fabrication

Info

Publication number: FR2952653A1
Application number: FR0958155A
Authority: FR
Inventors: Patrick David; Bruno Bompard; Jean Luc Bonnand
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2011-05-20
Anticipated expiration: 2029-11-18
Also published as: EP2501848A1; FR2952653B1; WO2011061249A1; JP2013511625A; US8770081B2; EP2501848B1; US20120273085A1; ES2668221T3

Abstract

L'invention concerne une architecture fibreuse tubulaire possédant une partie tubulaire fermée à au moins l'une de ses extrémités ou fond, dans laquelle : - la partie tubulaire est constituée d'une architecture dont chaque fil, mèche, ruban ou faisceau de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fil, est issu de manière continue du fond, - chaque Fil issu du fond se retrouve de manière continue, par chacune de ses extrémités, dans la partie tubulaire, - la jonction entre le fond et le reste de la partie tubulaire présente une continuité de l'ensemble des Fils et une transition de géométrie continue entre l'architecture du fond et celle du reste de la partie tubulaire, - les Fils de la parti tubulaire s'entrecroisent, de préférence suivant un mode de tressage ou de tissage. L'invention concerne également le procédé de fabrication d'une telle architecture fibreuse tubulaire.

Description

1 ARCHITECTURE FIBREUSE TUBULAIRE FERMEE ET PROCEDE DE FABRICATION

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE Les textiles et structures fibreuses sont obtenues par différentes techniques de mise en forme de fibres. Les principales sont les suivantes : tricotage, tissage, tressage, placement de fibres, nappage et enroulement filamentaire. La technique, les paramètres de réalisation et le type de fibres employées sont fonction des caractéristiques recherchées (géométriques, mécaniques, électriques, aspect de surface, aptitude à la mise en forme ou a l'imprégnation, injection) pour le semi-produit ou le produit fini que l'on veut fabriquer. La nature des fibres que l'on peut employer est très variée : fibres naturelles, fibres organiques, fibres minérales ou céramiques (verre, carbone, carbure de silicium, basalte, ...). Les structures fibreuses sont en général employées comme renfort de matériaux composites (coques, panneaux et structures, réservoirs, ...) mais possèdent aussi quelques applications directes (tissus filtrants ou chauffants, câbles tressés, tricots isolants, ...) . Il existe plusieurs techniques de réalisation de structures fibreuses. Le tressage présente les particularités d'une très grande flexibilité de conception géométrique des cheminements des Fils (terme générique) des structures, une bonne stabilité dimensionnelle et de bonnes propriétés mécaniques (rigidité, comportement en torsion, résistance à l'endommagement) des structures obtenues ainsi que la possibilité de réaliser directement des formes complexes (tressage sur mandrin) avec un taux élevé de fibres. Cette technique est cependant un peu moins employée que le tissage ou le tricotage, en raison de sa relative lenteur et des propriétés mécaniques moindres des composites en compression. Le tressage comporte de nombreuses similarités avec l'enroulement filamentaire. Il ne permet pas d'obtenir des taux de fibres aussi élevés mais autorise l'obtention de pièces plus complexes et un meilleur comportement aux chocs. Les deux techniques peuvent parfois être employées de manière complémentaire pour réaliser des objets. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les tresses textiles sont des architectures fibreuses obtenues par entrelacement de Fils (fils, mèches, rubans ou faisceaux de fils). Les dispositions des Fils les uns par rapport aux autres sont définies par la forme et les caractéristiques de l'objet que l'on veut obtenir. La tresse la plus simple que l'on puisse réaliser, encore appelée natte, est constituée de seulement trois Fils où, alternativement, l'un des deux Fils externes vient prendre la place de ceui du milieu par entrecroisement, ce qui conduit chaque Fil à passer de manière périodique au centre, d'un côté puis de l'autre de la tresse. Les tresses constituées d'un plus grand nombre de Fils sont réalisées sur le même principe d'entrelacement, mais avec, de manière 3 générale, des Fils qui suivent la même direction sur une plus longue distance. Les tresses « 2-D » sont constituées de tresses biaxiales et triaxiales. Les tresses biaxiales sont constituées de deux groupes de Fils qui s'entrecroisent, les uns avec les autres, avec un angle de +0, 0 étant défini comme l'angle de tressage. La figure 1 est une représentation d'une tresse biaxiale constituée d'un premier groupe de Fils 1 et d'un deuxième groupe de Fils 2 qui s'entrecroisent. L'angle de tressage 0 peut varier environ entre 5° et 85°, qui sont les limites pratiques de réalisation, entre un axe de tressage x et un axe d'inclinaison y. Les tresses triaxiales sont constituées par la présence d'un groupe supplémentaire de Fils alignés suivant la direction de tressage (0=0°). La figure 2 est une représentation d'une tresse triaxiale constituée d'un premier groupe de Fils 3, d'un deuxième groupe de Fils 4 et d'un troisième groupe de Fils 5 aligné suivant la direction de tressage. Les motifs d'entrelacement sont définis par deux nombres : le nombre de Fils au-dessus desquels passe un fil du groupe opposé puis le nombre de Fils au-dessous desquels il passe. Les principaux motifs utilisés sont les (1,1) (tressage diamant), (2,2) (tressage normal), (3,3) (tressage Hercules). L'épaisseur de tressage est constante et égale à l'épaisseur de 2 Fils (biaxiale). Pour que la couverture d'une pièce soit totale, dans le cas du recouvrement d'une forme (éliminable par la suite ou non), le rapport des diamètres doit rester entre environ 1 à 3, correspondant à un angle pouvant 4 varier entre 20° et 70°. Il est à noter, néanmoins, que la résistance mécanique n'est pas la même dans les zones de différents diamètres et varie elle aussi d'un facteur de 1 à 3. Les tresses tubulaires sont obtenues en effectuant le tressage soit directement sur un liner (ou enveloppe) constitutif de la pièce à obtenir, soit sur un mandrin. Des structures épaisses sont fabriquées en empilant plusieurs couches de tresses (de motifs éventuellement différents) les unes sur les autres.

Les tresses « 3-D », sont une extension des tresses « 2D », obtenues avec le tressage simultané de plusieurs couches de tresses « 2D » présentant une liaison périodique de couche à couche. Ce type de texture est encore connu sous l'appellation de « tresse interlock ». Cela permet d'obtenir des épaisseurs plus importantes, des liaisons entre les couches (conduisant à de meilleures propriétés mécaniques, telles qu'une meilleure résistance au délaminage), et des formes plus complexes et plus précises.

Le tressage est une technique textile traditionnelle, très ancienne (1748 , métier à tisser de Thomas Wadford), employée à l'origine pour réaliser des cordes, des lacets ou des renforcements de tubes. La figure 3 représente le schéma de principe d'une machine à tresser circulaire, telle que décrite dans « Handbook of Composite Reinforcements » par Y. Ed. Lee et al. Une tresseuse 2D qui peut être soit verticale, soit horizontale, est constituée d'un ensemble de fuseaux 11 (supports de bobines de Fils) qui se déplacent à l'intérieur d'un chemin de guidage défini sur une table et selon un plan de tressage 12. Pour une tresseuse circulaire simple, permettant de réaliser des tubes, les fuseaux suivent des chemins ondulant en périphérie de la table circulaire, la 5 moitié dans un sens du cercle, l'autre moitié en sens inverse, les deux chemins s'entrelaçant comme le montre la figure 4. Un système de déplacement rectiligne 14, perpendiculaire à la table de tressage, et synchronisé par rapport au mouvement des fuseaux, permet de réceptionner la tresse 13, éventuellement sur un mandrin 15. On peut se référer à ce sujet à l'article N 2511 des Techniques de l'Ingénieur (10 avril 2006) et à « Handbook of Composite Reinforcements » cité plus haut. La référence 16 représente la zone de convergence des Fils à tresser 17. La référence 18 représente un fil axial, la référence 19 représentant un guide-fil axial. Le rapport de la vitesse de déplacement des fuseaux par rapport à celle de déplacement du mandrin définit l'angle de tressage. Le rapport du nombre de bobines par rapport au nombre de croisements définit, lui, le type de motif de tressage réalisé. L'adjonction de bobines fixes permet d'obtenir des tresses triaxiales. Si les fuseaux ne font pas des tours complets mais font demi-tour après une certaine distance, on obtient des tresses plates. Les fuseaux comportent des systèmes de tension uniforme, permettant la mise en tension ou la compensation des Fils (la distance d'un fuseau à la zone de convergence sur la tresse n'étant pas constante), pour obtenir des tresses de motifs uniformes et de compacité voulue. Comme 6 indiqué précédemment, l'épaisseur d'une couche (tresse biaxiale) est égale à deux fois l'épaisseur d'un Fil. Pour obtenir une pièce tubulaire épaisse, on peut, de manière classique, arrêter le déplacement du mandrin lorsque l'on a tressé la longueur désirée, couper les Fils et réaliser un deuxième passage, puis renouveler l'opération jusqu'à atteindre l'épaisseur voulue. Il existe deux types de tresseuses 3D. Le premier type est dit rectangulaire, avec un mouvement alterné suivant deux directions, et permettant l'obtention de tresses « cartésiennes ». Le deuxième type est circulaire, avec un mouvement alterné dans les sens radial et circulaire, conduisant à des tresses « polaires ». L'obtention de profilés de différentes formes de section transversale est possible par un positionnement prédéterminé des fuseaux sur la machine à l'état initial. Des profilés creux sont obtenus par tressage polaire, des profilés massifs par tressage cartésien. On peut se référer à ce sujet à l'article N 2511 des Techniques de l'Ingénieur, déjà cité, et à « Handbook of Composites » par G. Lubin et al., Springer, 1998. Les matériaux composites structuraux sont constitués de renforts fibreux, tels que les tresses, et d'une matrice, qui est la matière entre les fibres (et donne la cohésion au matériau). Ils sont caractérisés par différents types de matrices : - matrices organiques : thermoplastiques ou thermodurcissables, - matrices métalliques, 7 - matrices minérales ou céramiques (verre, carbone, carbure de silicium, ...) . Il n'existe pas de structures tressées tubulaires fermées, sur une ou deux extrémités. De par le principe même du tressage 2D et 3D (voir la figure 3), les tresses ne peuvent pas être fermées puisque le démarrage et la fin de l'opération débutent et finissent avec des Fils parallèles (en faisceau), soit tenus ensemble au point de formation (démarrage du tressage), soit aboutissant aux bobines (fin du tressage). Le tressage commence et finit sur des diamètres compris entre deux valeurs liées aux angles de tressage. Il n'existe pas non plus, dans la littérature technique ou de brevets, de description de réalisation de structures dont le corps principal soit une tresse et permettant, en continuité sur l'ensemble des Fils, d'obtenir des formes de plus faible diamètre que celui minimum ou permettant la fermeture de celle-ci. On pourra consulter à ce propos l'article « A Comparison of Helical Filament Winding and 2D Braiding of Fiber Reinforced Polymeric Components » par M. Munro et al., Material and Manufacturing Processes, vol. 10, n°1, pages 37 à 46, 1995. Les solutions existantes pour fermer des structures à base de tresses, en particulier nécessaires pour des applications réservoirs sou pression, intègrent des inserts métalliques aux extrémités. Le brevet US 7 204 903 décrit, de manière très sommaire, une solution originale. Le tressage est mené sur un liner de forme cylindrique au centre et hémisphérique (dômes) aux extrémités. L'un au moins des 8 dômes possède un insert à son extrémité (pôle). Le tressage est mené de manière classique sur la partie cylindrique et, sur la partie hémisphérique, jusqu'à l'insert. L'innovation réside dans le fait qu'à ce moment, au lieu de repartir dans la direction opposée, pour réaliser une deuxième couche, le tressage est arrêté et les bobines tournent (d'environ 180°), pour moitié dans un sens, l'autre moitié dans l'autre sens, ce qui place les bobines à l'opposé de leur emplacement initial. Le tressage reprend alors (couche suivante), suivant la direction inverse de la précédente. L'avantage cité, par rapport au tressage classique, est d'éviter, lors de la transition du tressage d'une couche à l'autre, de devoir couper les Fils, ou, lorsqu'ils possèdent une souplesse suffisante, de les courber et les replier. Le mode de fabrication employé conduit, lors de la rotation de 180°, en partie hémisphérique, à une couche sur deux qui correspond à des placements de Fils sans liaison entre eux (équivalent à de l'enroulement filamentaire) et à une épaisseur importante au niveau de l'insert (les Fils se recouvrent contre celui-ci). Il est à noter qu'aucune valeur ou précision n'est donnée sur le tressage en lui-même, sur les diamètres du cylindre ou de l'insert, que ce soit dans le descriptif de l'invention ou les exemples (la seule valeur numérique est celle de l'angle de la rotation entre deux tressages). L'enseignement de ce brevet ne résout pas la fermeture à une extrémité mais seulement l'intégration d'un insert. Par ailleurs, l'invention ne donne pas non plus de solution pour le problème des faibles diamètres. 9 Le document US 2008/0264551 décrit la fabrication de réservoirs composites (cylindre et fonds hémisphériques) à base de Fils secs (non imprégnés de résine) pour le stockage de gaz basse ou haute pression. L'invention réside dans ce que le liner interne sert de moule lors de l'injection de la résine et aussi de système de chauffage ou de refroidissement lors de la polymérisation. Le tressage est réalisé par combinaison de tressage bi-axial ou tri-axial, sur les faces des dômes, en rabattant et en déformant la tresse bi-axiale et en scellant les extrémités des Fils par un moyen tel que le collage. Cette méthode permet, d'après les auteurs, un bon contrôle de l'épaisseur et du contour. Ce système utilise des tresses classiques et ne permet pas d'avoir une continuité des Fils sur les dômes, puisque leurs extrémités sont collées, ni de fermeture à base de Fils. Le document WO-A-89/05724 décrit la réalisation d'une bouteille en matériau composite, de prix modéré, pour le stockage de gaz haute pression. Les extrémités des bouteilles comportent deux embouts reliés entre eux par une tige centrale, l'un des deux servant d'introduction ou de soutirage du gaz. Le corps de la bouteille est constitué de tresses coaxiales avec une matrice en résine. Les embouts peuvent être de forme tronconique ou hémisphérique, en métal ou en plastique. Ce document ne décrit pas la technique de tressage, il semble que les tresses employées soient de type standard. Cette invention ne permet pas non plus de réaliser des tresses fermées puisque les extrémités sont constituées d'inserts aux extrémités. 10 Le document EP-A-O 487 374 présente un réservoir de stockage de gaz sous pression constitué de Fils placés par enroulement filamentaire et/ou d'une tresse. Le réservoir est de forme cylindrique avec des fonds. Il n'y a pas d'information sur la tresse employée autre que le fait qu'elle sert comme renfort longitudinal, donc, a priori, sur la partie cylindrique. Il n'y a pas de description de fermeture par un Fil continu.

Le brevet US 3 765 557 présente un moyen d'élaboration d'un réservoir sous pression qui est réalisé par enroulement filamentaire où le fil standard est remplacé par un fil tressé. Ce brevet n'est donc pas relatif à la technique de tressage et conduit à des structures très différentes. Il est par ailleurs classique de pouvoir obtenir, par enroulement filamentaire, une extrémité fermée, néanmoins avec une surépaisseur. Le brevet US 5 070 914 décrit une nouvelle architecture tissée et son moyen de fabrication. La technique repose sur du tissage, avec des fils partant de manière radiale et de fils circonférentiels tissés, décrivant une spirale. Ces structures sont basées sur un cheminement de fils sous forme de spirale et ne présentent pas de symétrie cylindrique ou axiale, contrairement à l'invention qui fera l'objet des revendications annexées. RESUME DE L'INVENTION Les formes que l'on peut obtenir avec les tressages sont des formes pleines (câbles, torons), des 11 tresses plates et des formes tubulaires, de sections variées et variables sur la même pièce (par exemple conduits d'air pour avions). Pour les tresses tubulaires, il y a une limitation technique qui ne permet pas, aux extrémités des tresses, soit de les fermer soit de réaliser, une réduction de section importante. L'objet de la présente invention est de remédier à cette limitation, en permettant une continuité de l'architecture fibreuse, en gardant les mêmes Fils de renfort entre la partie fermée, ou fond, et le corps, ou partie tubulaire, de la pièce. L'invention a pour objet à la fois un nouveau type d'architecture fibreuse tubulaire (ou de forme creuse) fermée en une extrêmité, au moins, et aussi son procédé ou méthode de fabrication. L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication d'une architecture fibreuse tubulaire, fermée à l'une de ses extrémités, le procédé comprenant les étapes suivantes consistant à : a) réaliser des couples de bobines à partir de fils, de mèches, de rubans ou de faisceaux de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fils, chaque couple de bobines étant réalisé en bobinant une première partie d'un Fil, à partir d'une première extrémité du Fil, sur une première bobine du couple et en bobinant une deuxième partie du Fil, à partir de la deuxième extrémité du Fil, sur la deuxième bobine du couple, b) placer les couples de bobines sur les fuseaux d'un métier en les disposant en fonction d'une Structure Primaire désirée, 12 c) confectionner la Structure Primaire sur le métier de l'étape b), cette Structure Primaire correspondant au fond de l'architecture fibreuse, d) mettre en place sur un métier un support conforme à la partie tubulaire de l'architecture fibreuse pour supporter, positionner et maintenir lesdits Fils lors de leur entrecroisement à l'étape suivante, e) réaliser, à l'aide desdits Fils et du métier de l'étape d), la partie tubulaire de l'architecture fibreuse sur le support, f) éventuellement, répéter les étapes précédentes autant de fois que nécessaire. Selon un mode de mise en oeuvre, les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a), de façon que la Structure Primaire obtenue soit rayonnante. Selon un autre mode de mise en oeuvre, les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a), de façon que la Structure Primaire obtenue soit du type bi-axial. Selon un autre mode de mise en oeuvre, les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a) sur les fuseaux et dans le cantre du métier, de façon que la Structure Primaire obtenue soit du type triaxial. Les Fils des bobines, dans l'étape d), peuvent être supportés, positionnés et maintenus, de façon à obtenir une architecture tubulaire bi-axiale. Ils peuvent être aussi supportés, positionnés et maintenus, de façon à obtenir une architecture tubulaire triaxiale. 13 Le métier de l'étape d) peut être le métier de l'étape b). La Structure Primaire peut être réalisée selon une technique choisie parmi le tissage, le tressage, le nappage et le placement de Fils. Elle peut être une texture multicouche, multidimentionnelle ou multidirectionnelle, dont les Fils qui en sont issus servent à réaliser la partie tubulaire qui est alors multicouche. La partie tubulaire de l'architecture fibreuse peut être réalisée, sur le support, selon une technique choisie parmi le tissage, le tressage, le nappage et le placement de fils. Elle peut aussi être réalisée, sur le support, selon des modes de textures multicouches, multidimensionnelles ou multidirectionnelles. Le métier de l'étape d) peut être choisi parmi un métier à tisser, un métier à tresser, un métier à napper et un métier à placement de fils. Le procédé peut comporter une étape supplémentaire g) au cours de laquelle la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est prolongée sur une extrémité du support pour constituer un deuxième fond de l'architecture fibreuse. L'étape supplémentaire g) peut être ménée jusqu'à obtenir un deuxième fond fermé par tressage, tissage, nappage ou placement de fils. Eventuellement, lors de l'étape c), la confection de la Structure Primaire est réalisée en incorporant dans le Structure Primaire au moins un insert ou au moins un embout. 14 Eventuellement, lors de l'étape e), la réalisation de la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est effectuée en incorporant dans la partie tubulaire au moins un insert ou au moins un embout. L'invention a aussi pour objet une architecture fibreuse tubulaire possédant une partie tubulaire fermée à au moins l'une de ses extrémités ou fond, dans laquelle : - la partie tubulaire est constituée d'une architecture dont chaque fil, mèche, ruban ou faisceau de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fil, est issu de manière continue du fond, - chaque Fil issu du fond se retrouve de manière continue, par chacune de ses extrémités, dans la partie tubulaire, - la jonction entre le fond et le reste de la partie tubulaire présente une continuité de l'ensemble des Fils et une transition de géométrie continue entre l'architecture du fond et celle du reste de la partie tubulaire, - les Fils de la partie tubulaire s'entrecroisent, de préférence suivant un mode de tressage ou de tissage. Le fond peut être constitué d'une structure obtenue par superposition de nappe, de tissu bidirectionnel, de tissu tridirectionnel, de tissu multicouche ou multidirectionnel. La partie tubulaire peut être constituée par superposition de nappe, de tissu tridirectionnel, de tissu multicouche ou multidirectionnel. 15 Eventuellement, au moins un insert ou embout est incorporé dans un moins un fond. Eventuellement, au moins un insert ou embout est incorporé dans la partie tubulaire. Les Fils peuvent être constitués de fibres organiques, métalliques, minérales ou céramiques. L'invention a encore pour objet un matériau composite constitué de l'architecture fibreuse décrite ci-dessus, noyée dans une matrice organique, métallique ou minérale. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés par lesquels : - la figure 1, déjà décrite, est une représentation d'une tresse biaxiale constituée d'un premier groupe de Fils et d'un deuxième groupe de Fils qui s'entrecroisent, - la figure 2, déjà décrite, est une représentation d'une tresse triaxiale constituée d'un premier groupe de Fils, d'un deuxième groupe de Fils et d'un troisième groupe de Fils qui s'entrecroisent, - la figure 3, déjà décrite, représente le schéma de principe d'une machine à tresser circulaire, - la figure 4, déjà décrite, montre les chemins ondulant que suivent des fuseaux en périphérie d'une table circulaire d'une machine à tresser, 16 - la figure 5 illustre une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention, - la figure 6 est un schéma de principe de réalisation d'une architecture fibreuse fermée selon l'invention, avec chaque fil qui en est issu enroulé sur deux bobines, - la figure 7 illustre un premier ensemble de groupes de Fils d'une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention, - la figure 8 illustre un deuxième ensemble de groupes de Fils d'une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention, - la figure 9 illustre un troisième ensemble de groupes de Fils d'une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention, - la figure 10 illustre un quatrième ensemble de groupes de Fils d'une Structure Primaire, avec chaque Fil la constituant enroulé sur deux bobines, selon l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Le principe de l'invention, pour la fabrication d'une architecture fibreuse tubulaire fermée à l'une de ses extrémités consiste à réaliser les opérations suivantes . 17 - réaliser et relier des couples de bobines à partir de Fils (fils, mèches, rubans ou faisceaux de fils), - placer les bobines sur les fuseaux d'un 5 métier en les disposant suivant la géomètrie voulue, confectionner une structure fibreuse appelée « Structure Primaire » qui constituera le fond (ou fermeture) de l'architecture fibreuse, - intégrer un support (liner ou mandrin), 10 conforme à la pièce à réaliser, venant supporter, positionner et maintenir les Fils lors de leurs entrecroisements, - réaliser, à l'aide desdits Fils et du métier, l'architecture textile qui vient revêtir le 15 support, - répéter ces étapes jusqu'à ce que l'ensemble des architectures atteigne le dimensionnement souhaité. La figure 5 illustre une structure primaire 20 30 avec pour chaque fil 31 la constituant, les extrémités enroulées sur deux bobines 32. La structure primaire 30 constitue un fond pour la structure tubulaire à obtenir. La structure primaire 30 constituant le 25 fond de la structure tubulaire est disposée sur une extrémité d'un mandrin de tressage tubulaire 34 monté sur un plateau de tressage 35. Le tressage est poursuivi de manière à revêtir le mandrin 34. Ceci est illustré par la figure 6 qui est un schéma de principe 30 de la réalisation du tressage de la structure tubulaire 18 à obtenir, à partir de Fils issus de la Structure Primaire constituant le fond. La conception de la structure primaire nécessite que la partie réalisée ait le nombre de Fils (ou paire de bobines) correspondant à celui voulu pour la forme tubulaire (déterminable à partir des caractéristiques de la pièce que l'on veut réaliser). On peut se référer à ce sujet à l'article de M. Munro et al. cité plus haut.

Il y a deux modes de réalisation possibles : un mode direct et un mode indirect. Selon le mode direct, on réalise d'abord des paires de bobines avec un fil unique (pour chaque paire). Les bobines ainsi réalisées sont placées sur les fuseaux de la machine de tressage avec entrecroisement des Fils ou sans entrecroisement dans le cas d'un simple nappage, pour réaliser la structure primaire. Ce dernier cas est illustré par la figure 7 qui montre un premier groupe de Fils parallèles 41 dont les extrémités de chaque Fil sont enroulées sur des bobines 42, un deuxième groupe de Fils parallèles 43 et un troisième groupe de Fils parallèles 44, les groupes de Fils étant disposés les uns sur les autres sans entrecroisement. Le mandrin est ensuite positionné sur la machine et l'une de ses extrémités est recouverte du fond de la structure tubulaire ainsi obtenu. Puis, le tressage peut continuer de manière classique. Selon le mode indirect, on réalise d'abord la structure primaire avec des Fils dont chacun est enroulé, à chacune de ses extrémités, à une bobine. On met en place, sur la machine de tressage, la structure 19 primaire obtenue, le mandrin et les bobines sur les fuseaux. Puis le tressage peut être réalisé de manière classique. La structure primaire constitutive du fond peut également être réalisée directement sur la forme ou liner à revêtir, en particulier si la forme s'éloigne d'une forme plate et est fortement bombée (hémisphérique par exemple). La structure primaire peut être réalisée 10 par différentes techniques. A titre d'exemple, on peut citer les trois techniques suivantes. Selon une première technique, les Fils sont simplement placés suivant trois directions différentes (voir la figure 7). Cette technique procure une très 15 bonne conformabilité et est simple à mettre en oeuvre. Selon une deuxième technique, les Fils sont placés en entrelacement triaxial. La figure 8 illustre cette disposition. On y voit un premier groupe de Fils parallèles 51 disposé selon une première direction, et 20 dont les extrémités de chaque Fil sont enroulées sur des bobines 52, un deuxième groupe de Fils parallèles 53 disposé selon une deuxième direction et un troisième groupe de Fils parallèles 54 disposé selon une troisième direction. Cette technique permet de garder 25 une homogénéité de la structure. Une troisième technique consiste en un tissage classique tel qu'illustré sur la figure 9. On y voit un premier groupe de Fils parallèles 61 disposé selon une première direction, et dont les extrémités de 30 chaque Fil sont enroulées sur des bobines 62, et un deuxième groupe de Fils parallèles 63 disposé selon une 20 deuxième direction perpendiculaire à la première direction. Ces solutions présentent l'avantage de permettre une épaisseur et un taux de fibres similaires à ceux de la tresse tubulaire qui vient en continuité avec la structure primaire ou fond. Plusieurs couches, éventuellement de structures différentes, peuvent être empilées à la fois, pour constituer la structure primaire. Le tressage réalisé pour la partie tubulaire peut être 2D (biaxial ou triaxial) ou 3D. Pour obtenir des structures épaisses fermées, on peut réaliser un empilement de couches (fond et partie cylindrique) en ajoutant à chaque fois une couche avec la technique décrite précédemment, comme cela est fait classiquement pour les tresses de type 2D. Au lieu de réaliser une structure primaire complètement fermée, il est possible de réaliser une fermeture seulement partielle ou avec réduction de section importante. Celle-ci peut intégrer un embout ou insert. C'est ce que montre la figure 10 où l'on voit une structure primaire sur liner avec un insert 70, seules deux bobines 72 issues du même Fil 71 étant représentées. La structure primaire comprend trois groupes de Fils disposés selon des directions différentes : un premier groupe de Fils parallèles 71, un deuxième groupe de Fils parallèles 73 et un troisième groupe de Fils parallèles 74.

Il est possible de réaliser une fermeture totale ou partielle, à l'autre extrémité, en arrêtant le tressage de la partie cylindrique lorsque la longueur souhaitée a été position d'une rotation de de tressage) de la pièce à bobines par rapport à trois L'ensemble du être appliqué aux autres réalisée, en inversant la 180°(suivant la direction tresser et en déplaçant les axes de symétrie. principe d'invention peut techniques qui mettent en oeuvre des Fils continus telles que le placement de fibres, le nappage de fibres ou le tissage de fibres.

De la marne manière que précédemment, on peut réaliser les étapes suivantes . - fabrication, par une premiere technique, d'une première architecture, intégrant des Fils liés à des bobines, chacun des Fils étant lié, à chacune de ses extrémités, à une bobine, - fabrication d'une architecture contiguë, en employant une deuxième technique, avec utilisation des bobines précédentes. Cela permet de réaliser des pièces entremêlant des architectures de différents types, en continuité. Les structures obtenues, qu'elles soient obtenues par tressage ou par les techniques décrites précédemment, peuvent être densifiées par les différentes voies de manière classique comme indiqué ci-dessus. A titre d'exemple de réalisation, on peut citer la réalisation d'éprouvettes SiC/SiC fermées à une extrémité, pour application tube composite haute température. 22 On réalise d'abord (première étape) la structure primaire du fond ou fermeture (première couche). Pour cela douze bobines de fibres Tyranno SA3 1600 filaments (diamètres 7 }gym) sont dévidées et rembobinées sur douze autres bobines afin de disposer de douze paires de bobines avec une longueur de fil entre les deux bobines d'environ 1 m. Une structure triaxiale est réalisée avec douze paires de bobines réparties de manière équilibrée (suivant les orientations 0°, +120°, -120°). On réalise ensuite (deuxième étape) le reste de la tresse (première couche). Le fond et les bobines sont amenés sur la tresseuse. Les bobines sont mises en place sur les fuseaux, chaque bobine liée à une autre étant placée en respectant la géomètrie initiale de la structure triaxiale (voir la figure 8), et le fond est mis en place sur le fond d'un mandrin en graphite de 7,0 mm de diamètre extérieur et 12 cm de hauteur, à fond hémisphérique. Le tressage est réalisé avec un tressage bi-axial de 45° sur la longueur du liner, puis les Fils sont coupés. On procède ensuite (troisième étape) à la réalisation de trois autres couches. Une deuxième structure primaire, en reprenant la première étape, est réalisée puis est placée, comme décrit dans la deuxième étape, sur la tresse fabriquée. Le tressage est réalisé de la même manière qu'à la deuxième étape. Les deux autres autres couches sont réalisées de la même manière.

La quatrième étape a pour objet de densifier les tresses par du carbure de silicium. Les 23 tresses sont densifiées de manière relativement classique. La pièce est placée dans un four de CVI (infiltration chimique en phase vapeur) pour subir le dépôt d'une interphase en carbone d'environ 0,2 µm d'épaisseur (conditions de dépôt : T = 1000°C, P = 5 kPa, précurseur : propane, temps de séjour = 3s, durée d'introduction du propane = 5 minutes 30 s) puis un dépôt de SiC (T = 950°C, P = 2 kPa, précurseur : méthyltrichlorosilane à 25% dans l'hydrogène, temps de séjour = 1 s, durée d'infiltration : 60 h). Le mandrin en graphite est ensuite éliminé. La densité du composite SiC/SiC obtenu est de 2,5.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une architecture fibreuse tubulaire, fermée à l'une de ses extrémités, le procédé comprenant les étapes suivantes consistant à : a) réaliser des couples de bobines (32) à partir de fils, de mèches, de rubans ou de faisceaux de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fils, chaque couple de bobines étant réalisé en bobinant une première partie d'un Fil (31), à partir d'une première extrémité du Fil, sur une première bobine du couple et en bobinant une deuxième partie du Fil, à partir de la deuxième extrémité du Fil, sur la deuxième bobine du couple, b) placer les couples de bobines (32) sur les fuseaux d'un métier en les disposant en fonction d'une Structure Primaire désirée, c) confectionner la Structure Primaire (30) sur le métier de l'étape b), cette Structure Primaire correspondant au fond de l'architecture fibreuse, d) mettre en place sur un métier un support (34) conforme à la partie tubulaire de l'architecture fibreuse pour supporter, positionner et maintenir lesdits Fils lors de leur entrecroisement à l'étape suivante, e) réaliser, à l'aide desdits Fils et du métier de l'étape d), la partie tubulaire de l'architecture fibreuse sur le support, f) éventuellement, répéter les étapes précédentes autant de fois que nécessaire.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a), de façon que la Structure Primaire obtenue soit rayonnante.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a), de façon que la Structure Primaire obtenue soit du type bi-axial.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les couples de bobines sont disposés, dans l'étape a) sur les fuseaux et dans le cantre du métier, de façon que la Structure Primaire obtenue soit du type triaxial.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, les Fils des bobines sont, dans l'étape d), supportés, positionnés et maintenus, de façon à obtenir une architecture tubulaire bi-axiale.
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, les Fils des bobines sont, dans l'étape d), supportés, positionnés et maintenus, de façon à obtenir une architecture tubulaire triaxiale.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le métier de l'étape d) est le métier de l'étape b).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la Structure Primaire est réalisée selon une technique choisie parmi le tissage, le tressage, le nappage et le placement de Fils.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et 8, dans lequel la Structure Primaire est une texture multicouche, multidimentionnelle ou multidirectionnelle, dont les Fils qui en sont issus servent à réaliser la partie tubulaire qui est alors multicouche.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est réalisée, sur le support, selon une technique choisie parmi le tissage, le tressage, le nappage et le placement de fils.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est réalisée, sur le support, selon des modes de textures multicouches, multidimensionnelles ou multidirectionnelles.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le métier de l'étape d) est choisi parmi un métier à tisser, un métier à tresser, un métier à napper et un métier à placement de fils.27
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, comportant une étape supplémentaire g) au cours de laquelle la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est prolongée sur une extrémité du support pour constituer un deuxième fond de l'architecture fibreuse.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l'étape supplémentaire g) est ménée jusqu'à obtenir un deuxième fond fermé par tressage, tissage, nappage ou placement de fils.
15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, lors de l'étape c), la confection de la Structure Primaire est réalisée en incorporant dans le Structure Primaire au moins un insert ou au moins un embout.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel, lors de l'étape e), la réalisation de la partie tubulaire de l'architecture fibreuse est effectuée en incorporant dans la partie tubulaire au moins un insert ou au moins un embout.
17. Architecture fibreuse tubulaire possédant une partie tubulaire fermée à au moins l'une de ses extrémités ou fond, dans laquelle : - la partie tubulaire est constituée d'une architecture dont chaque fil, mèche, ruban ou faisceau de fils, ci-après désignés sous le terme générique Fil, est issu de manière continue du fond,- chaque Fil issu du fond se retrouve de manière continue, par chacune de ses extrémités, dans la partie tubulaire, - la jonction entre le fond et le reste de la partie tubulaire présente une continuité de l'ensemble des Fils et une transition de géométrie continue entre l'architecture du fond et celle du reste de la partie tubulaire, - les Fils de la partie tubulaire s'entrecroisent, de préférence suivant un mode de tressage ou de tissage.
18. Architecture selon la revendication 17, dans laquelle le fond est constitué d'une structure obtenue par superposition de nappe, de tissu bidirectionnel, de tissu tridirectionnel, de tissu multicouche ou multidirectionnel.
19. Architecture selon la revendication 17, dans laquelle la partie tubulaire est constituée par superposition de nappe, de tissu tridirectionnel, de tissu multicouche ou multidirectionnel.
20. Architecture selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, dans laquelle au moins un insert ou embout est incorporé dans un moins un fond.
21. Architecture selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, dans laquelle au moins un insert ou embout est incorporé dans la partie tubulaire.
22. Architecture selon l'une quelconque des revendications 17 à 21, dans laquelle les Fils sont constitués de fibres organiques, métalliques, minérales ou céramiques.
23. Matériau composite constitué de l'architecture fibreuse selon l'une quelconque des revendications 17 à 22, noyée dans une matrice organique, métallique ou minérale.