FR2964340A1

FR2964340A1 - Procede de fabrication de pieces composites comportant des fibres tressees

Info

Publication number: FR2964340A1
Application number: FR1057073A
Authority: FR
Inventors: Richard Masson; Mathieu Gouret; Romain Boudier
Original assignee: Messier Dowty SA
Current assignee: Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2012-03-09
Anticipated expiration: 2030-09-06
Also published as: FR2964340B1

Abstract

L'invention est relative à un procédé de fabrication de pièces composites comportant des fibres tressées, comprenant la production une préforme fibreuse destinée à être imprégnée de résine et polymérisée, comportant les étapes de : - fabrication d'un mandrin (1); - tressage d'au moins une première couche (2) de fibres tressées autour du mandrin ; - tressage au moins local d'au moins une deuxième couche (4) de fibres tressées autour de la première couche ; - découpe de la deuxième couche et élimination des parties inutiles de la deuxième couche pour ne laisser qu'au moins un renfort local tressé((6) ; répétition des étapes précédentes en tant que de besoin ; puis placement de la préforme ainsi élaborée dans un moule, apport de résine diffusant entre les fibres, et polymérisation à chaud de la préforme pour obtenir une ébauche de la pièce.

Description

L'invention est relative à un procédé de fabrication de pièces composites comportant des fibres tressées. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE On connaît des pièces fabriquées à l'aide d'un mandrin creux passé au travers de l'orifice central d'une machine à tresser de sorte à recouvrir le mandrin d'une ou de plusieurs couches de fibres tressées. Une résine est ensuite injectée sur l'ensemble polymérisé.

Le procédé de tressage impose cependant des contraintes sur la conception des pièces qui ne doivent pas présenter de brusques variations de section. Or, il est fréquent de prévoir sur des pièces fortement sollicitées des surépaisseurs locales dans les zones de concentration de contraintes. C'est notamment le cas des balanciers d'atterrisseur qui doivent comporter des paliers pour recevoir un essieu. Les paliers proéminents de part et d'autre du corps du balancier forment avec ce corps, des zones de transition à variation brusque de section. La réalisation par tressage d'un tel balancier ne pourrait être obtenue qu'avec un mandrin présentant une faible variation de section et obligerait à prévoir une surépaisseur de matière sur toute la pièce augmentant son poids et son encombrement.

Il a été proposé dans le document FR2890591 de réaliser une pièce comportant une préforme fibreuse renforcée par des bandes de tissu de fibres monodirectionnelles préimprégnées, s'étendant selon une direction longitudinale de la pièce afin de renforcer ladite pièce, notamment en compression. La mise en place des bandes est cependant très délicate pour conserver une orientation et une densité correctes des fibres qui garantissent la résistance mécanique de la pièce. Or, il existe un risque important de défauts géométriques qui sont liés à des écarts de découpe, des écarts de manipulation et de mise en forme. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION On propose selon l'invention un procédé de fabrication de pièces composites comportant des fibres tressées, comprenant la production une préforme fibreuse destinée à être imprégnée de résine et polymérisée, comportant les étapes de : - fabrication d'un mandrin ; - tressage d'au moins une première couche de fibres tressées autour du mandrin ; - tressage au moins local d'au moins une deuxième couche de fibres tressées autour de la première couche ; - découpe de la deuxième couche et élimination des parties inutiles de la deuxième couche pour ne laisser qu'au moins un renfort local tressé ; - répétition des étapes précédentes en tant que de besoin ; puis placement de la préforme ainsi élaborée dans un moule, apport de résine diffusant entre les fibres, et polymérisation à chaud de la préforme pour obtenir une ébauche de la pièce. Ainsi, l'une des couches est découpée pour ne laisser que des parties formant des surépaisseurs locales. L'ensemble peut alors être recouvert d'une troisième couche tressée, et au besoin, on peut également répéter l'étape de fabrication de surépaisseurs locales. On parvient ainsi à réaliser des surépaisseurs locales par tressage, et les surépaisseurs peuvent être produites directement par la tresseuse utilisée pour recouvrir le mandrin de couches tressées, en cours de fabrication de la préforme. Le procédé de l'invention permet de garantir une orientation et une densité correctes des fibres en limitant le nombre d'étapes et de manipulation différentes à cette fin. Les renforts tressés sont aussi obtenus par un procédé de tressage continu, sans autre manipulation et mise en forme, améliorant la précision et la reproductibilité. On notera que par imprégnée on entend une mise en contact des fibres avec la résine par tout moyen et notamment l'injection ou l'infusion. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention en référence aux figures 1 à 8 sont des vues en perspective schématiques d'une préforme fibreuse lors des différentes étapes de sa fabrication. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Le procédé de l'invention comprend les étapes suivantes. On commence par produire un mandrin 1 visible à la figure 1. Ici, on a représenté symboliquement le mandrin par un cylindre de section constante mais le mandrin peut en réalité présenter une section à variation progressive.

Comme illustré à la figure 2, on fait passer le mandrin dans l'orifice d'une tresseuse pour recouvrir le mandrin 1 d'une première couche 2 de fibres tressées. Puis comme illustré à la figure 3, on met ici de préférence en place sur la première couche 2 des protections 3 annulaire, par exemple des anneaux métalliques faits d'une bande de tôle roulée. Puis comme illustré à la figure 4, on fait repasser le mandrin dans l'orifice de la tresseuse pour recouvrir l'ensemble d'une deuxième couche 4 de fibres tressées. Puis comme illustré à la figure 5, on découpe la deuxième couche 4 au droit des protections 3 au moyen par exemple d'un laser 5. Puis comme illustré à la figure 6, on élimine la portion centrale de la deuxième couche 4 pour ne laisser sur le mandrin que les portions terminales de la deuxième couche 4, qui formeront sur la pièce finale des renforts locaux tressés 6. Puis comme illustré à la figure 7, on élimine les protections 3. Puis comme illustré à la figure 8, on recouvre l'ensemble d'une troisième couche tressée 7. Dans cet état, l'ensemble comporte une portion centrale ayant une double épaisseur de fibres tressées, et des portions terminales ayant une triple épaisseur de fibres tressées, donc plus épaisses. Ainsi, les renforts sont produits localement par tressage directement pendant le cycle de fabrication de la pièce, ce qui simplifie considérablement l'élaboration de la pièce. En effet, le procédé de l'invention élimine le recours à des éléments de renforts à préparer avant le tressage de la pièce. La découpe des renforts est réalisée directement sur la préforme en cours d'élaboration. Ceci permet de limiter les manipulations et de mieux maîtriser l'orientation des fibres sur la préforme. En outre, les renforts ainsi réalisés sont de nature et de caractéristiques mécaniques proches des couches structurelles de la pièce, de sorte qu'il n'y a pas à craindre de problèmes liés à de grandes différences dans les raideurs des renforts et des couches structurelles. Les étapes décrites ci-dessus peuvent être répétées en tant que de besoin. La préforme est de préférence recouverte d'une dernière couche tressée, non découpée. Le cas échéant, les renforts locaux tressés et les couches tressées peuvent être solidarisés entre eux en insérant des fibres transverses dans l'ensemble, par exemple par piqûre ou par couture.

Puis la préforme ainsi constituée est mise en place dans un moule dans lequel de la résine est injectée pour diffuser entre les fibres. La résine est ensuite polymérisée de façon connue en elle-même, pour obtenir une ébauche. Il reste à usiner les interfaces et à mettre en place les bagues dans les orifices des articulations pour obtenir la pièce finale. Le procédé est particulièrement adapté pour produire des bielles tressées, pour laquelle on produit une préforme allongée dont les extrémités sont renforcées selon le procédé de l'invention par plusieurs couches de renforts annulaires tressés. De nombreuses variantes peuvent être apportées au principe décrit ci-dessus. Tout d'abord, la découpe peut être réalisée de façon mécanique (cutter, ciseaux), ce qui est très simple à mettre en oeuvre mais risque de perturber l'organisation des fibres au voisinage de la découpe. On peut encore découper la couche tressée par jet d'eau. Il conviendra cependant de procéder à un séchage complet de la préforme avant son imprégnation par la résine. On pourra se passer de protection si l'opération de découpe est suffisamment maîtrisée pour éviter d'endommager la couche tressée inférieure, par exemple en effectuant une découpe au moyen d'un laser qui est focalisé très précisément pour ne découper qu'une certaine épaisseur de la couche à découper. Si une protection s'avère nécessaire, on utilisera de préférence une bande de tôle en cuivre, car ce matériau est difficile à découper au laser, car le faisceau de celui-ci est majoritairement réfléchi et diffusé autour du point d'impact. La bande de protection pourra éventuellement être laissée sur place si elle n'affecte pas la tenue mécanique ou les dimensions de la pièce finie.

On pourra également découper plusieurs couches en même temps, si l'on doit déposer sur le mandrin un renfort d'épaisseur importante. De préférence, le laser est monté en extrémité d'un bras manipulateur disposé à proximité de la tresseuse pour pouvoir effectuer des découpes directement sur le mandrin alors que celui-ci est monté sur le chariot de la tresseuse. L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier, bien que l'on ait indiqué que le procédé de l'invention était particulièrement adapté pour produire des pièces d'épaisseurs non constante, on pourra également utiliser le procédé de l'invention pour effectuer des réparations ou des renforts externes sur des pièces déjà produites, celle-ci jouant alors le rôle du mandrin. Bien que les découpes illustrées soient des découpes qui s'étendent autour du mandrin selon un cercle, on pourra bien sûr effectuer des découpes selon un trajet quelconque. En outre, bien que les renforts illustrés soient annulaires ce qui leur permet de tenir naturellement autour du mandrin, on pourra effectuer des découpes ne laissant qu'une portion de la couche tressée ne faisant pas le tour de la pièce, cette portion constituant alors une sorte de patch local. Il conviendra alors de prévoir des moyens pour faire tenir ce patch sur le reste de la préforme. A cet effet, on pourra pulvériser sur la préforme de la résine avant tressage de la couche qui sera coupée, de sorte que les patchs resteront en place après découpe de la couche. Ce procédé est particulièrement adapté pour renforcer localement la préforme au niveau par exemple d'une partie proéminente de la pièce qui doit être percée pour recevoir un axe d'articulation. Bien que l'on ait indiqué que la deuxième couche recouvrait tout le mandrin, on pourra se contenter le cas échéant d'un tressage local, ne recouvrant que la partie du mandrin recevant les renforts. Avantageusement, la couche inférieure et la couche supérieure seront continues, ce qui améliore la résistance de la pièce à l'impact et aux frottements. En variante, deux couches sont successivement tressées puis simultanément découpées pour former le renfort local tressé. En variante encore, plusieurs couches continues peuvent être tressées successivement avant que ne soient tressés une ou plusieurs couches à découper. 7

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication de pièces composites comportant des fibres tressées, comprenant la production une préforme fibreuse destinée à être imprégnée de résine et polymérisée, comportant les étapes de : - fabrication d'un mandrin (1); - tressage d' au moins une première couche (2) de fibres tressées autour du mandrin ; - tressage au moins local d'au moins une deuxième couche (4) de fibres tressées autour de la première couche ; - découpe de la deuxième couche et élimination des parties inutiles de la deuxième couche pour ne laisser qu'au moins un renfort local tressé(6) ; - répétition des étapes précédentes en tant que de besoin ; - apport de résine diffusant entre les fibres, et polymérisation à chaud de la préforme pour obtenir une ébauche de la pièce.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on met en place des protections sur la première couche avant de tresser la deuxième couche au droit des découpes à venir.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la découpe est effectuée au laser et les protections sont des bandes de tôle métallique (3).
4. Procédé selon la revendication 1, comportant l'étape de tresser une couche continue de recouvrement pour former la surface extérieure de la pièce.
5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel deux couches sont successivement tressées puis simultanément découpées pour former le renfort local tressé.
6. Procédé selon la revendication 1, comprenantl'étape de tresser successivement plus d'une première couche.