FR2987780A1

FR2987780A1 - Procede de fabrication d'une pluralite de preformes d'elements de renforcement

Info

Publication number: FR2987780A1
Application number: FR1252179A
Authority: FR
Inventors: Xavier Legrand; Philippe Blot; Pascal Vinot; Christophe Marchand; Alain Cavet
Original assignee: SPIRALTEX IND; Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS; Tecalemit Aerospace Composites SAS
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2013-09-13
Anticipated expiration: 2032-03-12
Also published as: US20140377491A1; CN104169068B; WO2013136001A1; FR2987780B1; US9802366B2; CN104169068A

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pluralité de préformes (100, 102, 104, 106) d'éléments de renforcement, comprenant les étapes : - positionnement de d'éléments de renfort (16, 28, 30, 32) sur la surface externe d'un poinçon (14), - assemblage des éléments de renfort ainsi positionnés entre eux de façon à former un manchon textile (33) d'axe longitudinal et entourant le poinçon, - déplacement longitudinal dudit manchon vers un mandrin multi-empreinte (42) ayant une forme générale allongée, le mandrin multi-empreinte comportant sur la surface externe dudit mandrin une pluralité d'empreintes longitudinales (44, 46, 48, 50) qui sont réparties, suivant une vue en section transversale, sur le pourtour de la surface externe, - formage du manchon sur la pluralité d'empreintes périphériques du mandrin multi-empreintes afin que ledit manchon épouse la forme multi-empreinte dudit mandrin et prenne ainsi la forme d'un ensemble de préformes d'éléments de renforcement.

Description

L'invention est relative à un procédé de fabrication d'éléments de renforcement de structure appelés raidisseurs. Une structure telle qu'un fuselage d'aéronef comprend notamment une peau ou revêtement et des éléments de renforcement ou raidisseurs qui sont fixés à la peau et, par exemple, disposés longitudinalement par rapport à l'axe longitudinal du fuselage. Ces raidisseurs sont des éléments de forme générale allongée et ont une section transversale de forme donnée, par exemple en forme de Oméga, de T, ... Un raidisseur est généralement fabriqué à partir d'une préforme textile. La préforme, quant à elle, est fabriquée par drapage à plat puis formage sur un poinçon de forme adaptée sous l'action d'une matrice/presse. L'ensemble est généralement soumis à un cycle thermique de préformage pour donner de la cohésion à la préforme textile en liant les fils, les nappes ou les plis entre eux soit par polymérisation d'une poudre thermodurcissable soit par fusion d'une matière thermoplastique toutes les deux étant déposées en faible quantité sur les plis. Toutefois, les méthodes de l'art antérieur ne permettent pas d'atteindre des gains de productivité élevés et de fabriquer des préformes de grande longueur. La présente invention vise à remédier à au moins un des inconvénients précités en proposant un procédé de fabrication d'une pluralité de préformes d'éléments de renforcement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - positionnement de d'éléments de renfort sur la surface extérieure d'un poinçon, - assemblage des éléments de renfort ainsi positionnés entre eux de façon à former autour du poinçon un manchon textile (ayant de la cohésion) d'axe longitudinal et entourant le poinçon, - déplacement longitudinal dudit manchon vers un mandrin multi- empreinte ayant une forme générale allongée, le mandrin multi-empreinte comportant sur la surface externe dudit mandrin une pluralité d'empreintes longitudinales qui sont réparties, suivant une vue en section transversale, sur le pourtour de la surface externe, - formage du manchon textile sur la pluralité d'empreintes périphériques du mandrin multi-empreintes afin que ledit manchon épouse la forme multi-empreinte dudit mandrin et prenne ainsi la forme d'un ensemble de préformes d'éléments de renforcement. L'utilisation d'un tel mandrin multi-empreinte permet de fabriquer simultanément plusieurs préformes et donc d'augmenter la productivité par rapport à l'art antérieur. Par ailleurs, dans la mesure où le manchon textile est transformé sur le mandrin multi-empreinte en un ensemble de préformes d'éléments de renforcement et où le manchon textile et l'ensemble des préformes sont déplacés en continu sur les outils (poinçon et mandrin...) de la chaine de fabrication, il est ainsi possible de fabriquer des préformes de grande longueur sans avoir besoin de disposer d'outils (poinçons, mandrins...) de grande longueur. Chaque empreinte du mandrin multi-empreinte présente en section transversale une forme correspondant à celle d'une section transversale d'une préforme d'un élément de renforcement. Les empreintes sont réparties tout autour du mandrin permettant ainsi de fabriquer en une seule passe du manchon textile sur le mandrin une pluralité de préformes là où, dans l'art antérieur, une seule préforme est réalisée à la fois.

On notera que le poinçon est par exemple de forme cylindrique et de section transversale circulaire et le manchon formé sur le poinçon a par exemple une forme de manchon cylindrique.

Selon une caractéristique possible, le manchon textile est déplacé longitudinalement du poinçon sur un mandrin de forme générale longitudinale à section transversale évolutive suivant sa longueur avant de poursuivre son déplacement vers le mandrin multi-empreinte, le mandrin ayant, à une extrémité amont, une section transversale disposée immédiatement en aval du poinçon et de même section transversale que celle dudit poinçon et, à une extrémité opposée aval, une section transversale multi-empreinte. Ce manchon à section transversale évolutive assure la transition entre le poinçon amont et le mandrin multi-empreinte aval afin de transformer 10 de façon continue et progressive la surface cylindrique du poinçon en une surface à relief (par exemple une surface dentelée, crénelée ou cannelée) du mandrin multi-empreinte. On notera que le mandrin à section transversale évolutive peut faire partie d'une seule et même pièce avec le mandrin multi-empreinte ou, dans une 15 alternative, constituer une pièce séparée. On notera que dans chaque section transversale du poinçon et du mandrin multi-empreinte le périmètre de la surface extérieure de l'outil considéré est le même. Selon une caractéristique possible, le procédé comprend une étape 20 de chauffage du manchon textile. Par exemple, le mandrin est chauffant sur au moins une partie de sa longueur. Le chauffage, par exemple par une source de chaleur agencée de façon interne au mandrin, permet à l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement issues du manchon de parfaitement épouser la forme de la 25 surface extérieure en relief du mandrin multi-empreinte et ainsi d'adopter la forme souhaitée pour les préformes textiles. Le chauffage a pour but d'abord de ramollir le manchon textile en fondant la poudre époxy ou thermoplastique qui recouvre les éléments de renfort. Le maintien du chauffage permet de figer la forme du manchon par 30 polymérisation de la poudre époxy. Quand le lien est en matériau thermoplastique c'est le refroidissement du manchon qui permet de figer la forme.

On notera que le mandrin multi-empreinte peut être chauffant sur toute sa longueur. Une matrice entourant le manchon disposé sur le mandrin peut également être chauffante.

Dans le cas où le mandrin à section transversale évolutive est distinct du mandrin multi-empreinte, seul le mandrin multi-empreinte peut être chauffé. Selon une première alternative, la partie du mandrin à section évolutive qui comporte à son extrémité aval une section transversale multi10 empreinte peut également être chauffée, voire l'ensemble du mandrin à section évolutive. Dans le cas où le mandrin à section évolutive et le mandrin multi- empreinte sont une seule et même pièce, une seule partie du mandrin peut être chauffée, à savoir celle portant l'ensemble des sections transversales de la 15 pluralité d'empreintes ou bien l'ensemble du mandrin sur toute sa longueur. Selon une caractéristique possible, le procédé comporte une étape de calibrage des épaisseurs et de la géométrie de la section de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement portées par le mandrin multi-empreinte, entre ce dernier et une matrice externe de forme complémentaire à celle dudit 20 mandrin. Cette étape permet de calibrer les épaisseurs et figer la géométrie des préformes. Lors de cette étape, la structure de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement, également appelée préforme globale, est rigidifiée. Cette rigidification est par exemple obtenue par un refroidissement 25 de cette préforme globale à section transversale constante. Selon une autre caractéristique possible, le procédé comporte une étape de tirage, en continu ou en discontinu, de l'ensemble de préformes d'éléments de renforcement. L'ensemble des préformes d'éléments de renforcement est ainsi tiré 30 de façon continue ou discontinue sur le mandrin multi-empreinte par un poste de tirage situé en aval dudit mandrin dans la chaine de fabrication.

Selon une caractéristique possible, le procédé comporte une étape de refroidissement de l'ensemble de préformes d'éléments de renforcement. Comme déjà mentionné, cette étape peut avoir lieu lors de l'étape de calibrage.

Selon une caractéristique possible, les éléments de renfort sont des fils ou des nappes. Selon une caractéristique possible, le poinçon ayant une forme générale allongée, les éléments de renfort sont positionnés le long de la surface externe du poinçon suivant plusieurs orientations angulaires.

Selon une caractéristique possible dépendant de la précédente, les éléments de renfort sont positionnés sur le poinçon à la fois suivant une orientation angulaire de 0° correspondant à la direction longitudinale du poinçon et suivant au moins une orientation angulaire différente. Les éléments de renfort sont ainsi positionnés par dévidage à un poste de dévidage suivant l'orientation angulaire de 0° (direction du déplacement du manchon textile). Les autres éléments de renfort sont positionnés suivant une autre orientation ou suivant plusieurs autres orientations angulaires, par exemple par bobinage sur le poinçon s'il s'agit de fils ou de nappes.

Le positionnement de ces éléments de renfort avec la ou les orientations angulaires souhaitées peut être réalisé, par exemple de façon automatique, en faisant varier la vitesse de rotation des bobines portant les éléments de renfort (au poste de dévidage) et en fonction de la vitesse d'avance des éléments de renfort ayant l'orientation angulaire de 0°.

Selon une caractéristique possible, la répartition des éléments de renfort à 0° n'est pas uniforme afin d'ajuster, par exemple d'optimiser, la section des préformes des éléments de renforcement (raidisseurs). Selon une caractéristique possible dépendant de la précédente, ladite au moins une orientation angulaire différente (non nulle) comprend un angle de 90° et des angles de + 8 et - 6 par rapport à la direction longitudinale du poinçon.

Un tel agencement des éléments de renfort permet de constituer une structure de préforme solide. On notera que l'assemblage des éléments de renfort entre eux peut être réalisé par couture ou soudage.

Cet assemblage formé par les éléments de renfort bobinés (avec une orientation angulaire non nulle) et les éléments de renfort longitudinaux (à 0°) procure à l'ensemble de chaque préforme une cohésion en vue du formage ultérieur sur le manchon multi-empreinte sans créer de désorientation entre les différents éléments de renfort.

On notera également que cette cohésion est nécessaire pour faciliter le tirage aval de l'ensemble des préformes. Selon une caractéristique possible, le procédé comporte une étape de découpe longitudinale de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement afin de séparer longitudinalement chaque préforme des deux 15 préformes adjacentes qui sont disposées de part et d'autre. Ainsi, l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement fabriqués en continu sur la chaine de fabrication peut être longitudinalement découpé afin de séparer chacune des préformes de l'ensemble desdites préformes. 20 Chaque préforme ainsi fabriquée est de même longueur que les autres préformes de l'ensemble. Selon une caractéristique possible, chaque préforme présente en section transversale une forme générale de Oméga, de T, de U, de C ou de I. Selon une caractéristique possible, chaque préforme d'élément de 25 renforcement présente en section transversale une forme convexe comprenant un chapeau sensiblement plat à partir duquel s'étendent de part et d'autre de celui-ci deux flancs latéraux qui se terminent respectivement par deux semelles. La section transversale globale de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement et qui réunit l'ensemble des sections transversales 30 locales de chaque préforme a une forme générale de roue ou de pignon denté où chaque dent constitue une préforme.

D'autres formes/profils/sections de préformes peuvent bien entendu être envisagées. On notera que sur un mandrin multi-empreinte il est également envisageable de fabriquer un ensemble de préformes dont une ou plusieurs 5 préformes diffèrent les unes des autres par leur forme générale. Par exemple, il est envisageable de fabriquer en même temps des préformes en Oméga et en U. Selon une caractéristique possible, au moins certaines des préformes de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement présentent 10 en section transversale une épaisseur qui varie d'une préforme à l'autre et/ou au moins une préforme présente en section transversale une épaisseur qui varie entre deux éléments constitutifs de ladite au moins une préforme. Ainsi, sur un même mandrin mufti-empreinte avec des empreintes différentes il est possible d'obtenir des préformes avec des sections (ou 15 épaisseurs des éléments ou parties d'une même préforme) qui diffèrent d'une section à l'autre et/ou d'une préforme à l'autre. On notera que, les sections ne varient pas suivant la longueur des préformes. Selon une caractéristique possible, les éléments de renforcement sont des raidisseurs de fuselage d'aéronef. 20 L'invention a également pour objet un dispositif de fabrication d'une pluralité de préformes d'éléments de renforcement, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin multi-empreinte ayant une forme générale longitudinale et comportant, la surface externe dudit mandrin, une pluralité d'empreintes longitudinales qui sont réparties, suivant une vue en section transversale, sur le 25 pourtour de la surface externe. Le mandrin multi-empreinte permet de mettre en forme sur la surface extérieure de ce dernier, de façon simultanée, une pluralité de préforme d'éléments de renforcement qui sont réparties suivant des orientations angulaires différentes. 30 Le rendement de fabrication des préformes est ainsi considérablement augmenté.

Selon une caractéristique possible, le dispositif comprend un mandrin de forme générale longitudinale à section transversale évolutive suivant sa longueur, ledit mandrin ayant, à une extrémité dite amont, une section transversale dite amont et, à une extrémité opposée dite aval, une section transversale multi-empreinte dite aval et différente de la section transversale amont. Selon une autre caractéristique possible, le mandrin à section transversale évolutive est distinct du mandrin multi-empreinte. Selon une autre caractéristique possible, le mandrin est chauffant sur au moins une partie de sa longueur. L'invention a également pour objet un manchon ayant une forme générale allongée et comprenant un ensemble de préformes d'éléments de renforcement allongés qui sont réparties, suivant une vue en section transversale, côte à côte sur le pourtour dudit manchon.

Un tel manchon peut être obtenu par le procédé brièvement exposé ci-dessus ou par un autre procédé. Selon une caractéristique possible, chaque préforme d'éléments de renforcement présente en section transversale une forme générale de Oméga, de T, de U, de C ou de I.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue générale schématique d'une chaine de fabrication de préformes d'éléments de renforcement selon l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique en perspective des éléments de renfort assemblés sur un poinçon 14; - la Figure 3 illustre de façon schématique un support de bobines d'éléments de renfort agencé autour du poinçon de la Figure 2; - la Figure 4 illustre de façon schématique un mandrin à section transversale évolutive; - la Figure 5 représente en perspective un poinçon 14 et un mandrin multi-empreinte 42; - la Figure 6 est une vue d'une section transversale du mandrin multi- empreinte 42; - la Figure 7 représente le mandrin multi-empreinte portant un ensemble de préformes entre deux matrices de conformage; - la Figure 8 illustre l'entraînement de l'ensemble de préformes sur la ligne de fabrication; - la Figure 9 illustre les outils de découpe longitudinale de l'ensemble de préformes; - la Figure 10 illustre une vue en perspective montrant la pluralité de préformes obtenues après découpe; - la Figure 11 est une vue en section transversale d'une préforme d'épaisseur non constante; - la Figure 12 est une vue en section transversale d'une préforme déposée sur un noyau; - les Figures 13 et 14 illustrent de façon schématique plusieurs variantes de réalisation de mandrins multi-empreintes. Comme représenté à la Figure 1 et désigné par la référence générale notée 10, une chaîne ou un dispositif de fabrication de préformes d'éléments de renforcement ou raidisseurs selon l'invention comporte plusieurs postes ou stations qui vont être décrits ci-après. La chaîne de fabrication qui va être décrite est par exemple automatisée. La chaîne comprend un premier poste de drapage 12 (dépose des éléments de renfort) dans lequel des éléments de renfort sont positionnés sur la surface extérieure d'un poinçon, par exemple de forme cylindrique. La Figure 2 illustre la disposition de ces éléments de renfort à la périphérie du poinçon cylindrique 14. Les éléments de renfort utilisés sont par exemple des fils ou des nappes qui sont agencés suivant plusieurs orientations angulaires sur tout ou partie de la longueur du poinçon.

Comme représenté sur la Figure 2, des fils de renfort sont disposés longitudinalement sur la surface périphérique externe du poinçon, tout autour de celle-ci. Les fils qui sont orientés suivant l'axe longitudinal du poinçon (orientation angulaire de 0°) sont répartis par paquets de fils 16 espacés angulairement les uns des autres suivant une vue en section transversale Ces fils sont disposés par paquets sur la surface extérieure du poinçon cylindrique par exemple pour augmenter localement le taux de fils orientés à 0° dans les raidisseurs (par exemple dans les semelles et le haut des raidisseurs en forme de Oméga) La surface extérieure du poinçon est ainsi partiellement couverte par ces fils de renforts à 0°. Ces éléments de renfort 16 sont mis en place sur la surface extérieure du poinçon par dévidage de bobines d'éléments de renfort.

La Figure 3 illustre de façon très schématique le poinçon cylindrique 14 monté par l'intermédiaire du cadre 20 (le poinçon est fixé uniquement en son extrémité 20) sur un bâti 22 de la chaîne de fabrication. Un support rotatif de bobines d'éléments de renfort 24 est monté de façon coaxiale au poinçon 14 et comporte une pluralité de tourets 26 alignés suivant la direction longitudinale du poinçon 14 et répartis tout autour de ce dernier. Ces tourets sont destinés à recevoir chacune une bobine d'un élément de renfort. Ces bobines n'ont pas été représentées par souci de clarté.

Le support 24 est susceptible d'être entraîné en rotation autour de l'axe longitudinal du poinçon par un moteur non représenté. Comme représenté sur la Figure 2, d'autres éléments de renfort tels que des fils de renfort sont positionnés sur la surface extérieure du poinçon 14 par paquets (comme les paquets de fils 16) suivant des orientations angulaires non nulles et différentes les unes des autres.

Ainsi, une pluralité d'éléments de renfort transversaux 28 est disposée suivant une orientation angulaire de 90° par rapport à celles des renforts 16. Une pluralité d'éléments de renfort obliques 30 sont disposés suivant une orientation angulaire de + 0 (0 est défini par rapport à la direction de 0°) par rapport à l'orientation des renforts 16 (direction longitudinale du poinçon) et une pluralité d'éléments de renfort obliques 32 sont disposés suivant un angle de - 0 par rapport à l'orientation des renforts 16. La valeur de l'angle G varie et peut prendre par exemple les valeurs suivantes 60°, 45°, 30°, suivant les propriétés mécaniques requises des raidisseurs On notera que ces éléments de renfort transversaux et obliques sont enroulés de façon continue (suivant une trajectoire hélicoïdale) à partir de bobines non représentées, de façon à couvrir la surface extérieure du poinçon.

Les éléments de renfort peuvent être positionnés avec les orientations transversales et obliques en faisant varier la vitesse de rotation des bobines et en jouant sur la vitesse d'avance des éléments de renfort longitudinaux (orientation à 0°). On notera que les éléments de renfort obliques et transversaux 20 peuvent être constitués de fils ou de nappes par exemple en carbone. Les différents éléments de renfort ainsi positionnés sont destinés à former une préforme globale en tissu ou manchon textile enroulé sur le poinçon. On notera que les fils de renfort sont particulièrement adaptés à une déformation du manchon de manière à constituer différentes préformes. 25 La Figure 1 illustre de façon très schématique l'agencement croisé des différents éléments de renfort sur le poinçon. Dès lors que tous les éléments de renfort ont été positionnés comme décrit précédemment sur la surface extérieure du poinçon, cette dernière est recouverte en totalité par l'assemblage d'éléments de renfort ainsi constitué. 30 Cet assemblage constitue en quelque sorte une ébauche de préforme globale 33 représentée très schématiquement sur la section transversale A-A par des pointillés.

Comme représenté sur la Figure 1, la chaîne 10 comporte un poste suivant 34 de couture. A ce poste, on procède à la couture des éléments de renfort en les attachant tous ensemble par une technique de couture connue, tout en veillant 5 à ce que l'ensemble des éléments de renfort fixés les uns avec les autres conserve une capacité de déformation suffisante en vue des opérations ultérieures. L'opération de couture est par exemple réalisée à partir d'un outil comportant plusieurs têtes de couture réparties à la périphérie d'un support 10 entourant le poinçon 14 et qui n'est pas représentée sur les figures par souci de clarté. Chaque tête de couture comporte une aiguille de couture. Les coutures réalisées par cette pluralité de têtes de couture sont matérialisées sur la Figure 2 par des lignes longitudinales en pointillés 36. De telles lignes sont réparties sur toute la circonférence du poinçon. 15 L'écartement entre deux lignes de couture consécutives dépend de plusieurs paramètres et notamment de la résistance et surtout de la capacité de déformation que l'on souhaite conférer à l'assemblage. On notera que les éléments de renfort peuvent alternativement être soudés, par exemple, par des liants thermoplastiques. 20 On notera que l'ébauche 33 ou manchon formé par l'assemblage des éléments de renfort est déplacé longitudinalement (comme représenté très schématiquement par la flèche sur la Figure 2) sur le poinçon. L'entrainement vers l'aval de l'ébauche est réalisé au niveau d'un poste de tirage placé en aval de la chaîne. La translation de l'ébauche ou manchon peut être assistée par 25 des courroies transporteuses se déplaçant parallèlement aux génératrices du poinçon cylindrique. L'ébauche 33 constituée par l'assemblage des éléments de renfort forme une sorte de manchon cylindrique entourant le poinçon 14. Ce manchon est déplacé longitudinalement sur un mandrin de forme générale longitudinale 30 disposé en aval du poinçon et qui présente une section transversale évolutive suivant sa longueur.

La Figure 4 est une vue schématique en perspective illustrant un tel mandrin 40. Il comprend à une extrémité dite amont 40a une section transversale amont de forme circulaire et de diamètre correspondant à celui du poinçon et, à une extrémité opposée dite aval 40b, une section transversale aval multi-empreinte différente de la section amont. La section transversale évolue ainsi de façon progressive entre l'extrémité amont et l'extrémité aval pour faire passer l'ébauche de préforme du poinçon cylindrique à un mandrin multi-empreinte, tout en conservant un périmètre de longueur constante.

Les éléments de renfort assemblés de l'ébauche (manchon) sont ainsi déformés progressivement en suivant l'évolution géométrique progressive de la section transversale. L'extrémité aval 40b du mandrin comporte sur sa surface externe une pluralité d'empreintes longitudinales dont seules deux, 40c et 40d, sont représentées sur la Figure 4. Ces empreintes sont réparties, suivant une vue en section transversale sur le pourtour de la surface externe à la façon de dents réparties à la périphérie d'une roue dentée. Une matrice périphérique non représentée est disposée autour de l'ébauche en contact avec le mandrin 40 afin de mettre en forme l'ébauche de préforme globale issue du poinçon sur la pluralité d'empreintes périphériques. Cette mise en forme permet à l'ébauche de commencer à épouser le profil multi-empreinte de l'extrémité aval 40b du mandrin 40. L'ébauche déplacée de façon permanente vient ensuite sur le mandrin multi-empreinte 42 illustré à la Figure 5. On a représenté sur la Figure 5 le poinçon 14 qui est disposé en amont du mandrin 40 et le mandrin multi-empreinte 42 disposé en aval dudit mandrin 40 sans toutefois représenter ce dernier. Le formage de l'ébauche ou du manchon sur le mandrin 40 à section transversale évolutive n'est que partiel et il ne devient définitif que lorsque cette ébauche de préforme globale est amenée sur l'empreinte 42 et y termine sa déformation (formage).

Bien que non représentée sur les figures une matrice est disposée autour du mandrin 42 afin de parfaire le formage de l'ébauche sur la surface externe dudit mandrin. Cette matrice est chauffée de manière à porter l'ébauche à une température suffisante pour lui permettre d'adopter la géométrie des différentes empreintes du mandrin 42. On notera que le mandrin 42 peut également être chauffé pour assurer une meilleure montée en température ainsi qu'une meilleure homogénéisation de la température au sein de l'ébauche.

L'ébauche est par exemple portée à une température de 120° pour polymériser la poudre époxy déposée en faible quantité sur les fils ou nappes. Cette étape de formage est réalisée sur la ligne de fabrication à un poste 54 de marouflage. Sur ce mandrin l'ébauche de préforme globale prend ainsi la forme d'un ensemble de préformes d'éléments de renforcement 52 (préforme globale). Comme représenté, les points de couture ou de soudage alignés suivant les lignes 36 sur le poinçon 14 ont été écartés les uns des autres par suite de la déformation de l'ébauche sur le mandrin 40 et sur le mandrin 42 afin d'épouser la forme des différentes empreintes périphériques. On notera que le mandrin multi-empreinte 42 et le mandrin à section transversale évolutive 40 peuvent ne constituer qu'une seule et même pièce selon une variante non représentée. La Figure 6 illustre, suivant une vue en section transversale, le mandrin multi-empreinte 42 et la pluralité d'empreintes 44, 46, 48 et 50 aménagées à sa périphérie. L'ensemble 52 de préformes d'éléments de renforcement couvrent la totalité de la surface périphérique externe du mandrin 42 et épousent au plus près le profil de cette surface.

Comme représenté sur la Figure 6, les empreintes sont au nombre de 4 sur ce mandrin.

Toutefois, un nombre différent supérieur ou inférieur peut être envisagé selon les applications et en fonction du diamètre dudit mandrin. Chaque empreinte a par exemple une section transversale en forme générale d'oméga (Figure 6).

Chaque empreinte en forme d'oméga est reliée à une empreinte adjacente au niveau des pieds adjacents des deux omégas adjacents. Ainsi, le pied 44a de l'empreinte 44 rejoint le pied 46b de l'empreinte 46, ces deux pieds étant par exemple disposés sensiblement à angle droit. Il en est de même des pieds adjacents 44b de l'empreinte 44 et 50a de l'empreinte 50.

La chaîne de fabrication 10 comprend également un poste 56 de conformage ou de calibrage des épaisseurs et de la géométrie (Figure 1) dans lequel l'ensemble 52 de préforme de renforcement est refroidi à section constante. Ce refroidissement a pour but de rigidifier la structure tissée de l'ensemble de préformes. Comme représenté sur la Figure 7, l'ensemble de préformes 52 qui est déplacé de façon continue sur le mandrin multi-empreinte passe, au niveau du poste 56, entre deux matrices, une matrice supérieure 58 et une matrice inférieure 60.

Chacune de ces matrices est déplaçable verticalement par l'intermédiaire des moyens d'actionnement 62 et 64 connus en soi (par exemple des coulisseaux montés élastiquement) qui permettent, sur commande, d'écarter ou de rapprocher les deux matrices supérieure et inférieure par rapport à l'ensemble de préformes d'éléments de renforcement qui coulissent longitudinalement sur le mandrin multi-empreinte 42. Comme représenté sur la Figure 7, l'ensemble des matrices inférieure 60 et supérieure 58 présentent chacune une surface interne de forme complémentaire à celle du demi-mandrin concerné (partie supérieure ou partie inférieure du mandrin 42) revêtu de l'ensemble des préformes 52.

La chaîne de fabrication 10 comporte, en aval du poste de conformage 56, un poste de tirage 70 (Figure 1) à partir duquel l'ensemble 52 des préformes d'éléments de renforcement est tiré vers l'aval, de façon continue. Ainsi, c'est la totalité de la matière présente sur l'ensemble de la chaîne de fabrication depuis le poste de drapage 12 (éléments de renfort 5 agencés autour du poinçon 14) jusqu'au poste de tirage 70 (ensemble de préformes 52) qui est entraîné vers l'aval de la chaîne de fabrication. Un système de galets, de courroies ou de bandes transporteuses longitudinales peuvent être prévus pour entraîner en mouvement l'ensemble 52 des préformes. Les organes de ce système d'entraînement sont en contact 10 avec la préforme, généralement dans les parties concaves de celle-ci, pour avoir une bonne surface de contact. Comme représenté sur la Figure 8 qui est une vue en section transversale de l'ensemble de préformes 52 disposé sur le mandrin 42, plusieurs galets d'entraînement sont disposés longitudinalement par rapport à 15 la direction longitudinale du mandrin en différentes zones de l'ensemble de préformes. L'axe ou les axes de rotation de ces galets sont perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'ensemble 52 et du mandrin 42. Ces zones sont réparties sur toute la périphérie de l'ensemble 52 de 20 façon à assurer un entraînement de cet ensemble qui soit le plus efficace possible et le plus régulier possible. Le poste de tirage est ainsi équipé de deux galets d'entraînement 72 et 74 disposés dans la partie supérieure de l'ensemble 52 de façon symétrique par rapport à un plan médian longitudinal (plan vertical perpendiculaire au plan 25 de la Figure 8). De même, dans la partie inférieure deux galets d'entraînement 76 et 78 symétriques par rapport au plan précédent et symétriques par rapport aux galets supérieurs 72 et 74 sont prévus. De façon générale, chacun de ces galets est animé d'un mouvement 30 de rotation sous l'action de moyens moteur et d'éventuels mécanismes d'engrenages non représentés par souci de clarté. Chaque galet est en contact avec une zone concave de l'ensemble 52 de préformes (chaque galet est situé dans un creux du profil global de l'ensemble des préformes 52). Par ailleurs, des rouleaux d'entraînement 80, 82, 84 et 86 sont respectivement disposés au contact de chacune des préformes de l'ensemble des préformes 52 entre les zones de contact avec les galets 72-78 (les galets étant moins larges que les rouleaux, ils sont en contact avec la préforme dans les zones concaves tandis que les rouleaux sont en contact avec la préforme dans les zones convexes). Dans l'exemple représenté sur la Figure 8, ces rouleaux sont respectivement disposés en contact avec les parties convexes de chaque préforme. En l'espèce, chaque préforme ayant une forme comprenant un chapeau sensiblement plat à partir duquel s'étendent de part et d'autre de celui-ci deux flancs latéraux qui se terminent respectivement par deux semelles, les rouleaux 80 à 86 sont respectivement agencés au contact des chapeaux des préformes. On notera que les rouleaux sont utiles si le système de traction de l'ensemble des préformes n'est pas suffisant. les rouleaux sont alors placés de préférence sur les parties convexes, si possible planes, et répartis régulièrement sur la circonférence pour exercer une traction uniforme. La chaîne de fabrication comporte également des moyens de 20 refroidissement (non représentés) de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement. Ces moyens sont intégrés dans la chaîne au niveau de la partie aval des matrices 58 et 60 afin de figer la géométrie de la préforme. Le mandrin multi-empreinte 42 qui sert de support à l'ensemble des 25 préformes ainsi réalisées prend fin au poste de tirage 70 ou en aval de celui-ci. La chaîne de fabrication comporte également, en aval du poste de tirage 70, un poste de découpe 90 (Figure 1) où l'ensemble de préformes d'éléments de renforcement obtenus par le procédé de fabrication qui vient d'être décrit est séparé en une pluralité de préformes. 30 Chaque préforme est ainsi séparée des préformes adjacentes durant une étape de découpe longitudinale de l'ensemble 52 au cours de laquelle l'ensemble 52 est encore en mouvement. Plusieurs lames de découpe sont réparties par paires qui sont disposées chacune au niveau de la jonction entre deux préformes adjacentes à la périphérie de l'ensemble 52. Plus particulièrement, on compte ainsi quatre paires de lames de découpe 91-92, 93-94, 95-96 et 97-98, les deux lames d'une même paire étant disposées à angle droit. Comme représenté sur la Figure 9, ces unités de découpe permettent de séparer les préformes 100, 102, 104 et 160 l'une de l'autre. Les lames de découpe d'une paire de lames sont agencées respectivement au droit des deux semelles adjacentes de deux préformes 10 adjacentes comme illustré sur la figure 9. Par exemple, la lame 91 est agencée au contact de la semelle 100d de la préforme 100 tandis que la lame 92 est agencée au contact de la semelle adjacente 102e de la préforme 102 adjacente. La découpe longitudinale peut être effectuée au moyen d'un disque 15 rotatif qui coupe dans une rainure ou au moyen d'une lame qui s'appuie sur une enclume ayant la forme du mandrin multi-empreinte 42. La Figure 10 illustre la pluralité de préformes longitudinales (ici au nombre de 4) 100, 102, 104 et 106 issues de l'opération de découpe exposée ci-dessus en référence à la Figure 9. 20 Chaque préforme est constituée comme décrit précédemment et comprend de façon identique, comme pour la préforme 106 un chapeau 106a à partir duquel s'étendent latéralement deux flancs 106c et 106b, de part et d'autre du chapeau en formant un angle aigu avec celui-ci. La préforme comprend également deux semelles 106d et 106e qui 25 s'étendent respectivement à partir des extrémités des flancs latéraux inclinés 106b et 106c opposées aux extrémités de ces derniers qui sont en contact avec le chapeau 106a. Les semelles sont parallèles au chapeau. Les semelles forment les parties terminales de la préforme et sont disposées de part et d'autre des flancs latéraux. 30 Chaque préforme a ainsi, en section transversale, une forme générale de oméga. Toutefois, d'autres formes de préformes par exemple en U, C, I, T, ....peuvent également être obtenues par le procédé.

Le procédé qui vient d'être décrit permet ainsi de fabriquer simultanément une pluralité de préformes grâce à un mandrin multi-empreinte. On notera qu'un plus grand nombre de préformes peut être réalisé en une seule passe sur la ligne de fabrication 10.

Les dimensions transversales du poinçon 14, du mandrin à section transversale évolutive 40 et du mandrin multi-empreinte 42 (ou du mandrin unique réunissant les mandrins 40 et 42) doivent être adaptées en conséquence. Le profil de la section transversale du mandrin multi-empreinte varie lui aussi en fonction du nombre d'empreintes qu'il porte et de la forme de chaque empreinte. L'ensemble des préformes 100, 102, 104 et 106 des Figures 9 et 10 sont non seulement découpées longitudinalement pour séparer les préformes les unes des autres mais également transversalement comme illustré de façon 15 très schématique par le cercle 105 disposé dans une section transversale. Ce cercle illustre une opération de découpe transversale des préformes dans un plan de découpe transversal, par exemple, avec un outil de découpe comportant une lame en carbure afin de produire des préformes à la longueur souhaitée. 20 Le procédé de fabrication qui vient d'être décrit permet de fabriquer des préformes de plus grandes longueurs que celles fabriquées dans l'art antérieur en raison du fait que l'ensemble de la matière constitutive des préformes est déplacé en continu sur des outils de fabrication (poinçon, mandrin, ...) qui n'ont donc pas besoin d'avoir chacun la longueur totale 25 souhaitée pour une préforme. La découpe transversale peut être effectuée de deux manières différentes. Le support de découpe peut suivre la préforme et ainsi être embarqué afin de ne pas arrêter le déplacement de la préforme lors de la découpe. 30 Alternativement, le support de découpe n'est pas embarqué et le support de préforme est donc stoppé.

Le système de dépose de renforts est mécanique et permet donc d'arrêter la dépose durant la phase de découpe longitudinale. On notera que la section transversale de chaque préforme n'est pas nécessairement constante dans toutes les portions de la préforme comme illustré sur la Figure 11. En particulier, la Figure 11 illustre une préforme 110 comprenant un chapeau 110a encadré par deux flancs latéraux 110b et 110c, ainsi que deux semelles terminales 110d et 110e. Comme représenté sur cette Figure, l'épaisseur transversale de la préforme 110 n'est pas constante d'une semelle à l'autre. Elle est en effet plus épaisse au niveau du chapeau et des semelles que des flancs latéraux. Cette différence d'épaisseur en section transversale (étant entendu que l'épaisseur pour une portion de préforme donnée (semelle, flanc, chapeau) est la même sur toute la longueur de la préforme) est par exemple obtenue par l'ajout d'éléments de renfort tels que des fibres unidirectionnelles dans le chapeau et les semelles lors de la fabrication. Cet ajout se fait plus particulièrement dans le poste de drapage 12 de la Figure 1. On notera par ailleurs que les préformes peuvent être fabriquées 20 avec leur noyau (par co-extrudage) nécessaire à la manutention et au moulage (silicone, téflon ou autres matières). Ainsi, la préforme co-extrudée avec son noyau peut être directement intégrée dans un moule d'injection de résine, ce qui facilite considérablement le procédé. 25 Plus particulièrement, après le poste de tirage de la préforme, des noyaux 122 sont placés dans le mandrin 42. Ces noyaux vont être recouverts progressivement par les préformes découpées. Quand les noyaux sont complètement recouverts le système est arrêté. La préforme est alors découpée transversalement en aval du poste de découpe longitudinale, juste en 30 amont de ces noyaux 122. Il est alors possible de manutentionner les préformes élémentaires 100, 102, 104, 106 à l'aide de ces noyaux et de les déposer dans un moule. De nouveaux noyaux sont ensuite placés dans le 2 9 8 7780 21 dispositif de fabrication de préformes de raidisseurs. Le procédé de fabrication peut alors reprendre son fonctionnement. On a ainsi représenté sur la Figure 12 une préforme 120 qui a été fabriquée avec son noyau 122 sur la ligne de fabrication de la Figure 1 5 moyennant les modifications exposées ci-dessus. Les préformes d'éléments de renforcement obtenues par le procédé de fabrication décrit ci-dessus sont, par exemple, des raidisseurs de fuselage d'aéronef. Les Figures 13 et 14 illustrent des variantes de réalisation de 10 préformes avec des sections transversales différentes. La Figure 13 illustre une configuration de mandrin aluni-empreintes 130 en forme de croix à quatre branches, 132, 134, 136, 138. Les préformes 140, 142, 144, 146 présentent ainsi une section transversale de forme complémentaire. 15 Chaque préforme a ainsi une forme de fer à cheval ou de U renversé. Sur la Figure 13 les préformes ont été représentées après séparation par découpe de l'ensemble réunissant toutes les préformes. La Figure 14 illustre une autre variante de réalisation dans laquelle l'extrémité amont 160a d'un mandrin 160 partiellement représentée a une forme générale comprenant plusieurs empreintes en forme de branches de croix ou de créneaux qui sont disposées les unes par rapport aux autres suivant des angles aigus (sur la Figure 14 seules deux empreintes 162 et 164 sont représentées par souci de clarté).

A l'extrémité opposée dite aval 160b du mandrin 160 la forme de la section transversale de chaque empreinte est un T inversé comme représenté par la forme générale 166. On notera que le mandrin 160 est un mandrin à section transversale évolutive permettant de transformer une section transversale donnée à 30 l'extrémité amont du mandrin en une section transversale différente à l'extrémité aval en suivant une évolution progressive de la section transversale.

Le mandrin 160 peut ainsi, par exemple, être disposé en aval d'un mandrin à section transversale évolutive analogue au mandrin 40 et qui transforme une section transversale circulaire en une section transversale en forme de croix comme représenté par l'extrémité amont du mandrin sur la Figure 14. Alternativement, un seul mandrin à section évolutive peut remplacer les deux mandrins à section évolutive consécutifs. On notera que d'autres formes de mandrins sont envisageables, de même que pour le mandrin 40.10

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pluralité de préformes (100, 102, 104, 106) d'éléments de renforcement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - positionnement de d'éléments de renfort (16, 28, 30, 32) sur la surface externe d'un poinçon (14), - assemblage des éléments de renfort ainsi positionnés entre eux de façon à former un manchon textile (33) d'axe longitudinal et entourant le poinçon, - déplacement longitudinal dudit manchon vers un mandrin multiempreinte (42) ayant une forme générale allongée, le mandrin multi-empreinte comportant sur la surface externe dudit mandrin une pluralité d'empreintes longitudinales (44, 46, 48, 50) qui sont réparties, suivant une vue en section transversale, sur le pourtour de la surface externe, - formage du manchon sur la pluralité d'empreintes périphériques du mandrin multi-empreintes afin que ledit manchon épouse la forme multiempreinte dudit mandrin et prenne ainsi la forme d'un ensemble de préformes d'éléments de renforcement.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon textile est déplacé longitudinalement du poinçon (14) sur un mandrin (40) de forme générale longitudinale à section transversale évolutive suivant sa longueur avant de poursuivre son déplacement vers le mandrin multi-empreinte (42), le mandrin (40) ayant, à une extrémité amont (40a), une section transversale disposée immédiatement en aval du poinçon (14) et de même section transversale que celle dudit poinçon et, à une extrémité opposée aval (40b), une section transversale multi-empreinte.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de chauffage du manchon textile.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de calibrage des épaisseurs et de la géométrie de la section de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement portées par lemandrin multi-empreinte entre ce dernier et une matrice externe de forme complémentaire à celle dudit mandrin.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de tirage de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de refroidissement de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments de renfort sont des fils ou des nappes.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le poinçon (14) ayant une forme générale allongée, les éléments de renfort sont positionnés le long de la surface externe du poinçon suivant plusieurs orientations angulaires.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments de renfort sont positionnés sur le poinçon à la fois suivant une orientation angulaire de 0° correspondant à la direction longitudinale du poinçon et suivant au moins une orientation angulaire différente.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la répartition des éléments de renfort à 0° n'est pas uniforme.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite au moins une orientation angulaire différente comprend un angle de 90° et des angles de + 0 et - 8 par rapport à la direction longitudinale du poinçon.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de découpe longitudinale de l'ensemble des préformes d'éléments de renforcement afin de séparer longitudinalement chaque préforme des préformes adjacentes.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que chaque préforme présente en section transversale une forme générale de Oméga, de T, de U, de C ou de I.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que au moins certaines des préformes de l'ensemble des préformes d'élémentsde renforcement présentent en section transversale une épaisseur qui varie d'une préforme à l'autre et/ou au moins une préforme présente en section transversale une épaisseur qui varie entre deux éléments constitutifs de ladite au moins une préforme.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les éléments de renforcement sont des raidisseurs de fuselage d'aéronef.
16. Dispositif de fabrication d'une pluralité de préformes (100, 102, 104, 106) d'éléments de renforcement, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin multi-empreinte (42) ayant une forme générale longitudinale et comportant sur la surface externe dudit mandrin, une pluralité d'empreintes longitudinales (44, 46, 48, 50) qui sont réparties, suivant une vue en section transversale, sur le pourtour de la surface externe.
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin (40) de forme générale longitudinale à section transversale évolutive suivant sa longueur, ledit mandrin ayant, à une extrémité dite amont (40a), une section transversale dite amont et, à une extrémité opposée dite aval (40b), une section transversale multi-empreinte dite aval et différente de la section transversale amont.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le mandrin (40) à section transversale évolutive est distinct du mandrin multi- empreinte (42).
19. Dispositif selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que le mandrin est chauffant sur au moins une partie de sa longueur.
20. Manchon ayant une forme générale allongée et comprenant un 25 ensemble de préformes (100, 102, 104, 106) d'éléments de renforcement allongés qui sont réparties, suivant une vue en section transversale, côte à côte sur le pourtour dudit manchon.
21. Manchon selon la revendication 20, caractérisé en ce que chaque préforme d'éléments de renforcement présente en section transversale 30 une forme générale de Oméga, de T, de U, de C ou de I.