FR2986988A1 - Procede et installation pour la fabrication de ressorts en materiau composite, et ressorts ainsi produits. - Google Patents

Procede et installation pour la fabrication de ressorts en materiau composite, et ressorts ainsi produits. Download PDF

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Stephane Delalande
Ludwik Leibler
Francois Tournilhac
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
PSA Automobiles SA
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Abstract

L'invention concerne un procédé et une installation de fabrication d'un ressort (5) en matériau composite dans lequel un élément profilé (17) droit réalisé à partir d'un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par un mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure, préférentiellement formé par pultrusion est déformé plastiquement après chauffage au dessus de sa température de transition vitreuse. L'invention concerne également le ressort (5) ainsi produit.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA FABRICATION DE RESSORTS EN MATERIAU COMPOSITE, ET RESSORTS AINSI PRODUITS L'invention concerne les ressorts réalisés en matériau composites, en particulier de les ressorts type hélicoïdal, ainsi que leurs procédés de fabrication et les installations pour leur fabrication. L'invention concerne également les dispositifs amortisseurs et/ou les véhicules, par exemple les véhicules automobiles, comprenant de tels ressorts en matériaux composites.
Il est connu d'employer, pour la fabrication de ressorts, des polymères thermodurcissables (par exemple des résines époxyde ou des polyesters insaturés) ou des thermoplastiques additionnés de fibres de verre ou de carbone. Il est également connu d'utiliser des ressorts en matériaux composites, par exemple des ressorts de type hélicoïdal, dans des dispositifs amortisseurs, destinés à être implantés sur des véhicules. Le choix de l'utilisation de ressorts en matériaux composites est dirigé par leur faible masse par rapport à celle d'un ressort en acier. Classiquement, les ressorts en matériaux composites sont produits par un procédé d'enroulement filamentaire consistant à déposer en continu des fils de fibre (par exemple de fibre de verre ou de fibre de carbone) préalablement imprégnés d'une résine thermodurcissable sur un mandrin présentant une empreinte et animé d'un mouvement de rotation. Le système de guidage de la nappe de fils se déplace le long du mandrin par un mouvement de va-et-vient de sorte à obtenir un enroulement hélicoïdal. Le mandrin est réalisé en alliage métallique à bas point de fusion, par exemple autour de 160°C. L'empreinte est réalisée par usinage d'une préforme obtenue par moulage, avec une étape de rectification de surface. Les ressorts en matériaux composites peuvent également être produits par des procédés non continus en tressant une corde de fils de fibre (par exemple de fibre de verre ou de carbone) imprégnés d'une résine thermodurcissable qui est ensuite enroulée sur un noyau fusible en matériau eutectique présentant une empreinte de la forme du ressort souhaité. Dans une première étape, la corde disposée sur le noyau est placée dans un four afin de polymériser la résine dans une première étape, et de faire fondre le noyau eutectique dans une seconde étape. Les extrémités du ressort sont usinées à la sortie du four dans une étape de finition, puis ses caractéristiques sont contrôlées dans une étape finale. D'autres modes de réalisation sont décrit dans le document FR2837250 qui présente en particulier un procédé de fabrication de ressorts hélicoïdaux en matériaux composites dont l'orientation des fibres est optimisée pour prendre en charge les contraintes de cisaillement et les contraintes de couple afin de leur conférer une bonne résistance à la fatigue et aux entailles. Les procédés de fabrication de ressorts hélicoïdaux en matériaux composites connus à ce jour se heurtent à de nombreux problèmes qui ne permettent pas de garantir un niveau de qualité constant des ressorts ainsi produits et ce selon différents aspects. Par exemple, la fabrication des noyaux fusibles ou des mandrins de support d'enroulement peut générer des problèmes de reproductibilité d'usinage et/ou de rugosité de surface induisant des défauts de surface sur le ressort.
Des problèmes sont également rencontrés également au niveau du tressage de la corde. La machine mise en oeuvre ressemble à la fois à une tresseuse de cordes de petite longueur (jusqu'à 4 m) et à une machine d'enroulement filamentaire pour composite. Elle permet d'une part de mettre en tension l'âme en fibres, rectiligne, entre deux points d'extrémités constitués de roues à picots métalliques autour desquels s'enroulent les fibres avant de repartir dans l'autre sens, vers l'autre extrémité. Elle permet d'autre part de mettre en rotation et d'enrouler dans les deux sens plusieurs couches de fibres de verre imprégnées, autour de cette âme, jusqu'au diamètre extérieur prévu. Le dispositif de mélange et d'alimentation en résine est adapté aux contraintes liés à l'emploi de résine époxyde, à savoir d'un mélange bi-composant résine et durcisseur, avec mise sous vide pour dégazage, et régulation de la température pour assurer une viscosité adéquate et régulière. L'amenée du mélange de résine se fait par un système de tuyau terminé par une buse, l'imprégnation des fibres se faisant au trempé. Les entrées d'air sont réduites autant que possible pour éviter la présence de porosités dans le produit final. La tension des fils est contrôlée pendant l'enroulement par des poulies avec système de ressorts de rattrapage de baisse de tension lors des changements de sens aux extrémités de l'enroulement. Le tressage de la corde influence la tension des fibres ainsi que le taux de fibres alors que ces paramètres jouent sur les propriétés mécaniques du ressort obtenu. Les problèmes rencontrés au niveau de cette étape sont relatifs à des défauts de reproductibilité de l'enroulement, des irrégularités dans la tension de la corde, des défauts d'imprégnation de la fibre, et des disparités des propriétés physico-chimiques de la résine époxyde liées à la chimie de ces résines thermodurcissables.
Des problèmes sont également rencontrés lors du transfert des cordes depuis le poste d'enroulement de cordage vers le poste d'enroulement hélicoïdal et lors de l'enroulement hélicoïdal sur le noyau. On comprend qu'il est important que la corde soit maintenue en tension jusqu'au durcissement de la résine qui figera la tension dans le ressort. Or lors du transfert, il est impossible de garantir le maintien en tension du ressort ce qui peut générer des hétérogénéités dans le produit final. Il est également difficile de garantir une reproductibilité de l'enroulement en raison de variations de positionnement de la corde dans l'empreinte du noyau. Des problèmes apparaissent encore au moment de l'étape de polymérisation dans le four. L'ensemble constitué par le ressort, le noyau et les coquilles est déposé sur un plateau constitué de rouleaux qui sont mis en rotation. L'ensemble tourne ainsi sur lui-même afin de cuire de manière homogène. Néanmoins cette étape est limitante. La réticulation des résines époxydes peut prendre plusieurs dizaines de minutes et le contrôle de la réticulation est alors difficile à mettre en oeuvre.30 Par ailleurs les matières premières utilisées actuellement pour la fabrication des ressorts sont sensibles à différents facteurs comme l'humidité, la température ou encore les UV. En cas de non-respect des procédures de stockages elles peuvent être détériorées avant leur mise en oeuvre.
Les procédés actuels présentent en outre l'inconvénient de ne pas permettre d'adapter les propriétés mécaniques des ressorts produits aux différents besoins des véhicules.
Enfin, une fois le ressort formé et la résine réticulée, il est mis sous contrainte. Il se forme à l'intérieur du ressort des fissures dont la propagation conduit à terme à la rupture du ressort, limitant sa durée de vie. Du fait de la chimie des résines thermodurcissables, une fois que des fissures ou des microfissures apparaissent, il n'existe plus de moyen de les supprimer.
L'objectif de l'invention est d'apporter une solution à aux moins un des problèmes rencontrés par la mise en oeuvre des procédés de fabrication de ressorts et en particulier de ressorts hélicoïdaux. En particulier, l'invention a pour objectif de proposer un nouveau procédé de fabrication de ressort en matériaux composites permettant d'améliorer la qualité des ressorts produits et en particulier permettant d'obtenir une meilleure reproductibilité des caractéristiques mécaniques obtenues sur les ressorts produits. A cet effet l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un ressort en matériau composite remarquable en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : on approvisionne un élément profilé réalisé à partir d'un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par un mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure, ledit matériau composite présentant une température de transition vitreuse Tv et une température de dégradation; de préférence, le matériau composite est additionné de fibres ; on chauffe l'élément profilé jusqu'à une température choisie pour être supérieure ou égale à la température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation dudit matériau composite post-formable qui le compose, afin d'autoriser sa déformation plastique ; on déforme plastiquement l'élément profilé jusqu'à l'obtention d'un ressort de la forme désirée ; et on refroidit le ressort jusqu'à une température inférieure à ladite température de transition vitreuse Tv pour figer la forme désirée. De préférence, l'élément profilé est déformé plastiquement par enroulement sur un mandrin ou par des galets d'entraînement lui conférant une courbure donnée de sorte à former un enroulement ou un ressort hélicoïdal ; de préférence l'enroulement est ensuite découpé pour former des ressorts à la longueur désirée. De préférence, un dispositif écarteur est disposé entre les spires durant l'opération de déformation plastique afin d'obtenir un écartement constant ou non entre lesdites spires.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'élément profilé est produit par un procédé de pultrusion. De préférence l'élément profilé est approvisionné en continu.
Préférentiellement, le procédé de pultrusion mis en oeuvre pour la production de l'élément profilé comprend au moins les étapes suivantes : on tire des fibres préalablement imprégnées ou non d'un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par un premier mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur, et d'au moins un additif permettant de former une résine dure ; ledit matériau étant thermodurcissable au-dessus d'une température de réticulation T1 ; on forme une âme en passant les fibres dans un bain contenant un matériau composite post-formable et auto-réparant de viscosité contrôlée obtenu par un deuxième mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure ; ledit matériau étant thermodurcissable au-dessus d'une température de réticulation T2 ; de préférence, le deuxième mélange est de formulation identique au premier mélange ; on forme un élément profilé présentant une section déterminée en tressant sur l'âme une chaussette faite d'une ou plusieurs couches de fibres préalablement imprégnées d'un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par un troisième mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur, et d'au moins un additif permettant de former une résine dure ; ledit matériau étant thermodurcissable au-dessus d'une température de réticulation T3 ; de préférence, le troisième mélange est de formulation identique au premier mélange et/ou au deuxième mélange ; on traite thermiquement l'élément profilé en le portant durant un temps prédéfini à une température choisie pour être supérieure à la température de réticulation la plus élevée parmi les températures T1, T2 et T3 de sorte à en obtenir un durcissement.
Avantageusement, le matériau composite post-formable et auto-réparant est additionné de nodules d'élastomère auto-réparant ; de préférence ces nodules d'élastomère sont composés d'un mélange de résine époxyde, d'acides gras et d'un catalyseur. De préférence, le matériau composite post-formable et auto- réparant est additionné de nodules d'élastomère auto-réparant et est employé au niveau du bain de l'unité de pultrusion. L'invention a également pour objet une installation pour la fabrication d'un ressort en matériau composite de préférence hélicoïdal, remarquable en ce qu'elle comprend: - une unité de pultrusion permettant la fabrication d'éléments profilés à partir de fibres et d'au moins un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure, le ou les matériaux composites présentant une température de transition vitreuse Tv et une température de dégradation ; - une unité de réchauffage de l'élément profilé configurée pour porter l'élément profilé jusqu'à une température choisie pour être supérieure ou égale à la température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation dudit ou desdits matériaux composites post-formables et auto-réparants qui le composent; - unité de mise en forme par déformation plastique configurée pour enrouler l'élément profilé afin de former un enroulement ou un ressort hélicoïdal ; - une unité de refroidissement associée à l'unité de mise en forme configurée pour refroidir l'enroulement ou le ressort hélicoïdal jusqu'à une température inférieure à ladite température de transition vitreuse Tv afin de le figer selon la forme choisie ; - une unité de découpe disposée en sortie de l'unité de refroidissement et/ou en sortie de l'unité de pultrusion.
L'invention concerne également l'utilisation d'un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure pour la fabrication de ressorts et de préférence de ressorts hélicoïdaux.
L'invention a encore pour objet un ressort en matériau composite de préférence hélicoïdal remarquable en ce qu'il est réalisé à partir d'un matériau composite postformable et auto-réparant obtenu par mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure ; de préférence le matériau composite post-formable et auto-réparant est en outre additionné de nodules d'élastomère auto-réparant composé d'un mélange de résine époxyde, d'acides gras et d'un catalyseur.
L'invention concerne également un dispositif amortisseur remarquable en ce qu'il comprend un ressort en matériau composite tel que défini plus avant.
L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un dispositif amortisseur tel que défini plus haut comprenant une étape de mise sous contrainte du ressort dans le dispositif amortisseur remarquable en ce que ledit matériau composite postformable et auto-réparant présente une température de transition vitreuse Tv et une température de dégradation et en ce que le procédé comprend en outre une étape de traitement thermique postérieure à l'étape de mise sous contrainte du ressort au cours de laquelle le dispositif amortisseur est porté à une température choisie pour être supérieure ou égale à la température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation dudit matériau composite post-formable et auto-réparant, durant un temps prédéfini de sorte à supprimer dans ledit matériau composite les fissures et/ou les contraintes générées lors de l'étape de mise sous contrainte du ressort. L'invention concerne également un procédé de réparation d'un ressort en matériau composite ou d'un dispositif amortisseur tels que définis plus avant comprenant une étape de traitement thermique au cours de laquelle le ressort ou le dispositif amortisseur est porté à une température supérieure à la température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation, durant un temps prédéfini. Enfin, l'invention concerne un véhicule remarquable en ce qu'il comprend un ressort en matériau composite ou un dispositif amortisseur tels que définis plus haut. Comme on l'aura compris à la lecture de la définition qui vient d'en être donnée, l'invention consiste en l'utilisation, pour la fabrication de ressorts, d'un nouveau matériau composite thermodurcissable mais néanmoins apte à être déformé plastiquement après avoir été durci lorsqu'il est porté à une température supérieure à sa température transition vitreuse. L'invention consiste à produire des éléments profilés droits par pultrusion et ensuite à les déformer plastiquement pour leur donner une forme déterminée. L'invention consiste en outre à disperser dans ce nouveau matériau composite des nodules d'élastomère auto-réparant permettant de bloquer la propagation des fissures dans le matériau composite lorsque le ressort qu'il forme est en fonctionnement. L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaitront clairement au vu de la description qui suit donnée à titre d'exemple en référence à la planche de dessin annexée dont la figure unique est une vue schématique de l'installation de fabrication d'un ressort hélicoïdal en matériau composite selon l'invention. Le procédé selon l'invention permet de produire des ressorts, par exemple des ressorts de type hélicoïdaux, en matériau composite post-formable et auto-réparant comprenant une résine époxyde, des acides gras, un catalyseur et au moins un additif permettant de former une résine dure. Une telle résine est à disposition de l'homme du métier et décrite ainsi que son procédé d'obtention dans la publication : « Silica-Like Malleable Materials from Permanent Organic Networks », D. Montarnal & al. Science 18 November 2011: Vol. 334 no. 6058 pp. 965-968 D01: 10.1126/science.1212648. Pour la clarté de l'exposé, les matériaux composites post-formables et auto-réparants comprenant une résine époxyde, des acides gras, un catalyseur et au moins un additif permettant de former une résine dure sont simplement nommés par la suite « matériaux composites post-formables ».
De tels matériaux composites post-formables forment des résines thermodurcissables qui présentent la propriété de pouvoir être refaçonnées après leur durcissement lorsqu'on les chauffe au-delà de leur température de transition vitreuse. Le réseau moléculaire formé par ces matériaux composites postformables est en effet capable sous l'action de la chaleur de se réorganiser par l'ouverture et la fermeture de liaisons supramoléculaires.
L'invention consiste à utiliser de tels matériaux pour former des éléments profilés, façonnables et réparables après leur durcissement, et à employer de tels éléments profilés pour la fabrication de ressorts et en particulier de ressorts hélicoïdaux. L'invention consiste à déformer plastiquement des profilés droits rigides en matériaux composites pour en faire des ressorts présentant une forme définie. Selon la formulation choisie, et en particulier selon que le mélange comprenne ou non au moins un additif permettant de former une résine dure, le mélange va former un solide dur ou un solide mou présentant les mêmes qualités de légèreté, résistance et insolubilité que les résines thermodurcissables ou les caoutchoucs actuellement utilisés dans l'industrie. L'invention est également remarquable, comme nous le verrons plus loin, en ce qu'elle combine différentes formulations de matériaux composites post-formables pour adapter les propriétés mécaniques des ressorts ainsi formés.
On se réfèrera à la figure unique représentant une installation (1) configurée pour la production en continu de ressorts hélicoïdaux selon l'invention. Dans une première phase, on produit, au moyen d'une unité (3) de pultrusion, des éléments profilés (17), par exemple des tiges ou des tubes, à partir d'au moins un matériau composite post-formable renforcé par des fibres. Les techniques de réalisation de profilés en matériau composite renforcés en fibres par un procédé de pultrusion sont connues de l'homme du métier. Dans l'exemple de réalisation décrit, l'élément profilé (17) formé est une tige droite comprenant une âme enveloppée d'une chaussette. Pour ce faire, on tire en continu des renforts (7) conditionnés en bobines (9) et formé de fibres préalablement imprégnées d'un matériau composite post-formable obtenu à partir d'un premier mélange de résine d'époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure. Le matériau composite obtenu à partir de ce premier mélange présente une température de réticulation T1. Les fibres employées peuvent être des fibres naturelles, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres de basalte, des fibres d'aramide, ou toute autre type de fibres communément employées pour la réalisation de tiges ou de tubes en matériaux composites. Les fibres sont préférentiellement pré-imprégnées afin d'éviter les problèmes de reproductilité, d'enroulement, de tension de la corde et les défauts d'imprégnations constatés dans l'art antérieur. On notera néanmoins qu'il est également possible de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention sans imprégner préalablement lesdites fibres. Les renforts (9) formant des fils sont alors passés dans un bain (11) contenant un matériau composite post-formable de viscosité contrôlée. Le matériau composite post-formable utilisé dans le bain (11) est obtenu à partir d'un deuxième mélange de résine d'époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure, dont la formulation a été adaptée aux besoins en caractéristiques mécaniques du ressort à produire. Le matériau composite obtenu à partir de ce deuxième mélange présente une température de réticulation T2. On notera que le matériau employé dans le bain (11) peut être de formulation similaire ou différente à celui employé pour la pré-imprégnation des fibres des renforts (9). Préférentiellement le matériau composite post-formable utilisé dans le bain (11) est additionné de nodules élastomère auto-réparant. Ces nodules sont formés à partir de matériau composite post-formable destiné à former un solide mou, à savoir une mélange de résine époxyde, d'acides gras et d'un catalyseur auquel il n'est pas ajouté d'additif durcisseur. Une âme (13) est formée par le passage dans une filière (15) qui détermine sa forme et contrôle sa teneur en matériau composite ou résine. L'âme (13) constituera la partie centrale de la tige finale (17). L'âme (13) est préférentiellement de forme cylindrique et son diamètre ainsi que sa concentration en fibres sont adaptés sans peine aux caractéristiques du ressort. L'âme (13) est légèrement refroidie.30 Autour de cette âme (13) est disposée de manière connue une écorce ou chaussette par exemple par tressage en continu sur la ligne de pultrusion. Ce tressage forme un tissu à partir de fils (19) de tissage formés en tirant en continu des fibres pré-imprégnées d'un matériau composite post-formable obtenu à partir d'un troisième mélange de résine d'époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure, dont la formulation a été adaptée aux besoins en caractéristiques mécaniques du ressort à produire. Le matériau composite obtenu à partir de ce troisième mélange présente une température de réticulation T3. Le troisième mélange peut être de formulation identique ou non à celle du premier mélange et/ou à celle du deuxième mélange. Le tissu formant la chaussette peut être composé d'une couche de fils tissés (on parlera alors de tissu présentant une structure 2D) ou de plusieurs couches superposées les unes aux autres (on parlera alors de tissu présentant une structure 3D). Les fils (13) de tissage sont également conditionnés en bobines (21) Il est également envisageable de ne pas effectuer le tressage en continu mais sur une ligne séparée. La forme obtenue est ensuite déposée sur l'âme selon des procédés connus de sorte à la recouvrir. L'ensemble formé de l'âme et de sa chaussette est alors traité thermiquement dans un four (23) pour obtenir le durcissement du ou des matériaux composites post- formable qu'il comprend. Ce traitement thermique consiste à porter l'âme (13) et sa chaussette durant un temps défini à une température choisie pour être supérieure à la température de réticulation la plus élevée des matériaux composites postformable qui le compose c'est-à-dire supérieure à T1, T2 et T3. L'homme du métier pourra avantageusement adapter les températures de réticulations T1, T2 et T3 des matériaux composites post-formables mis en oeuvre pour qu'elles soient égales les unes aux autres ou sensiblement similaires. Cette étape de traitement thermique permet de polymériser le ou les matériaux composites employés pour la réalisation de l'âme et de la chaussette tout en mixant leurs phases époxydes, et donc de les souder. A l'issue de l'étape de traitement thermique, la tige (17) est refroidie à une température inférieure à sa température de réticulation.
La tige ainsi formée en continu peut être découpée à une longueur déterminée préalablement à sa mise en forme. Il est également possible d'alimenter en continu l'outil de formage du ressort par l'élément profilé (17) et de couper le ressort à la longueur désirée une fois qu'il a été mis en forme. Dans une deuxième phase, on met en forme la tige (17) ainsi produite afin de former un ressort. Dans l'exemple décrit, le ressort est hélicoïdal. Pour ce faire, la tige (17) est chauffée dans une unité de chauffage (25), jusqu'à une température supérieure à sa température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation. La température de transition vitreuse est définie comme celle du matériau composite post-formable composant la tige ou la plus élevée des températures de transition vitreuse présentées par le premier, deuxième ou troisième mélange des matériaux composites post-formables formant la tige lorsque celles-ci sont différentes. La température de dégradation est définie comme celle du matériau composite post-formable qui compose la tige, ou la plus basse des températures de dégradation présentée par le premier, le deuxième ou le troisième mélange des matériaux composites post-formables formant la tige lorsque celles-ci sont différentes. A la température choisie pour la déformation de la tige (17), le matériau composite post-formable ne coule pas. Eventuellement le four (23) de l'unité de pultrusion (3) et l'unité de chauffage (25) sont confondus et la tige n'est pas refroidie entre sa cuisson et sa mise en forme. La tige (17) est ensuite mise en forme sur une unité (27) de mise en forme par déformation plastique comprenant par exemple un mandrin d'enroulement. Il est également envisageable que la mise en forme se fasse par des galets d'entrainement donnant à la tige une courbure correspondant au diamètre du ressort hélicoïdal à réaliser. Eventuellement, on emploie un dispositif écarteur permettant de générer un écartement continu entre les spires en cours de formation.
Une unité de refroidissement (non représentée) permet d'abaisser la température de l'enroulement en dessous de la température de transition vitreuse afin de figer le matériau composite post-formable selon sa nouvelle forme. Lorsque le procédé est réalisé en continu on coupe le ressort (29) formé à la longueur désirée au moyen d'une unité de découpe (31). On comprend que, selon l'invention, il n'est plus nécessaire de recourir à des noyaux fusibles pour former des ressorts hélicoïdaux en matériau composite. Une solution est donc apportée aux problèmes générés par l'emploi de ces noyaux fusibles comme par exemple les problèmes de reproductibilité de l'enroulement ou les défauts de surfaces. La polymérisation du matériau composite post-formable avant sa mise en forme résout les problèmes liés au maintien de la tension de la corde lors de l'opération d'enroulement hélicoïdal. Les propriétés mécaniques du ressort sont adaptées en modifiant la formulation du ou des mélanges formant le ou les matériaux composites post-formables employés pour réaliser le profilé destiné à être déformé. L'ajout de nodules d'élastomère auto-réparant dispersés dans le matériau composite post-formable formant le profilé, permet lors de la mise en oeuvre du ressort de bloquer la propagation des fissures par auto-réparation. La mise en oeuvre du ressort générant on l'a compris une certaine chaleur.
L'invention s'adresse en particulier à la fabrication de ressorts en matériau composite pour une application dans des dispositifs amortisseurs. Ainsi, l'invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif amortisseur dans lequel une fois le ressort en matériau composite post-formable mis sous contrainte dans le dispositif amortisseur, ledit dispositif amortisseur est soumis à une étape de traitement thermique au cours de laquelle le dispositif amortisseur est porté à une température supérieure à la température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation durant un temps prédéfini afin de supprimer les fissures et/ou les contraintes générées dans le matériau composant le ressort lors de l'étape de mise sous contrainte.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1- Procédé de fabrication d'un ressort (5) en matériau composite caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : on approvisionne un élément profilé (17) réalisé à partir d'un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par un mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure, ledit matériau composite présentant une température de transition vitreuse Tv et une température de dégradation; de préférence, le matériau composite est additionné de fibres ; on chauffe l'élément profilé (17) jusqu'à une température choisie pour être supérieure ou égale à la température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation dudit matériau composite post-formable qui le compose, afin d'autoriser sa déformation plastique ; on déforme plastiquement l'élément profilé (17) jusqu'à l'obtention d'un ressort (5) de la forme désirée ; on refroidit le ressort (5) jusqu'à une température inférieure à la température de transition vitreuse Tv pour figer la forme désirée.
  2. 2- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément profilé (17) est produit par un procédé de pultrusion, de préférence l'élément profilé (17) est approvisionné en continu.
  3. 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'élément profilé (17) est déformé plastiquement par enroulement sur un mandrin ou par des galets d'entraînement lui conférant une courbure donnée de sorte à former un enroulement (29) ou un ressort (5) hélicoïdal, de préférence l'enroulement (29) est ensuite découpé pour former des ressorts (5) à la longueur désirée.30
  4. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le matériau composite post-formable et auto-réparant est additionné de nodules d'élastomère auto-réparant ; de préférence ces nodules d'élastomère sont composés d'un mélange de résine époxyde, d'acides gras et d'un catalyseur.
  5. 5 - Installation (1) pour la fabrication d'un ressort (5) en matériau composite de préférence hélicoïdal, caractérisée en ce qu'elle comprend: - une unité de pultrusion (3) permettant la fabrication d'éléments profilés (17) à partir de fibres et d'au moins un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure, le ou les matériaux composites présentant une température de transition vitreuse Tv et une température de dégradation ; - une unité de réchauffage (25) de l'élément profilé (17) configurée pour porter l'élément profilé (17) jusqu'à une température choisie pour être supérieure ou égale à la température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation dudit ou desdits matériaux composites post-formables et auto-réparants qui le compose; - unité de mise en forme (27) par déformation plastique configurée pour enrouler l'élément profilé (17) afin de former un enroulement (29) ou un ressort (5) hélicoïdal ; - une unité de refroidissement associée à l'unité de mise en forme (27) configurée pour refroidir l'enroulement (29) ou le ressort (5) hélicoïdal jusqu'à une température inférieure à la température de transition vitreuse Tv afin de le figer selon la forme choisie ; - une unité de découpe (31) disposée en sortie de l'unité de refroidissement et/ou en sortie de l'unité de pultrusion (3).
  6. 6 - Utilisation d'un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additifpermettant de former une résine dure, pour la fabrication de ressorts et de préférence de ressorts hélicoïdaux (5).
  7. 7- Ressort en matériau composite de préférence hélicoïdal (5) caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'un matériau composite post-formable et auto-réparant obtenu par mélange de résine époxyde, d'acides gras, d'un catalyseur et d'au moins un additif permettant de former une résine dure ; de préférence le matériau composite post-formable et auto-réparant est en outre additionné de nodules d'élastomère auto-réparant composé d'un mélange de résine époxyde, d'acides gras et d'un catalyseur.
  8. 8- Dispositif amortisseur caractérisé en ce qu'il comprend un ressort composite selon la revendication 7.
  9. 9- Procédé de fabrication d'un dispositif amortisseur selon la revendication 8 comprenant une étape de mise sous contrainte du ressort dans le dispositif amortisseur caractérisé en ce que ledit matériau composite post-formable et auto-réparant présente une température de transition vitreuse Tv et une température de dégradation et en ce que le procédé comprend en outre une étape de traitement thermique postérieure à l'étape de mise sous contrainte du ressort au cours de laquelle le dispositif amortisseur est porté à une température choisie pour être supérieure ou égale à la température de transition vitreuse Tv et inférieure à la température de dégradation dudit matériau composite post-formable et auto-réparant, durant un temps prédéfini de sorte à supprimer dans ledit matériau composite les fissures et/ou les contraintes générées lors de l'étape de mise sous contrainte du ressort.
  10. 10- Véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un ressort composite selon la revendication 7 ou un dispositif amortisseur selon la revendication 8.
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