FR3023504A1 - Outillage pour la realisation d'une piece en materiau composite, procede de realisation d'une piece en materiau composite utilisant ledit outillage et piece en materiau composite ainsi obtenue - Google Patents

Abstract

L'objet de l'invention est un outillage (20) pour la réalisation d'une pièce en matériau composite, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un élément rigide (28) mobile entre une position repos dans laquelle il n'est pas en contact avec la préforme (22) et une position active dans laquelle il est en contact avec la préforme (22), - au moins un moyen de rappel élastique (30) configuré pour pousser et maintenir l'élément rigide (28) dans la position active, et - au moins un élément fusible (38) configuré pour maintenir l'élément rigide dans la position repos à l'encontre du moyen de rappel élastique (30) tant que la température de la résine est inférieure à une température seuil (Ts) au-delà de laquelle la résine est ramollit. L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'une pièce en matériau composite mettant en œuvre ledit outillage ainsi qu'une pièce en matériau composite ainsi réalisée.

Description

OUTILLAGE POUR LA REALISATION D'UNE PIECE EN MATERIAU COMPOSITE, PROCEDE DE REALISATION D'UNE PIECE EN MATERIAU COMPOSITE UTILISANT LEDIT OUTILLAGE ET PIECE EN MATERIAU COMPOSITE AINSI OBTENUE La présente invention se rapporte à un outillage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite ainsi qu'a un procédé de réalisation d'une pièce en matériau composite qui utilise ledit outillage. Selon un premier mode de réalisation connu, une pièce en matériau composite est réalisée à partir de plis de fibres pré-imprégnées de résine. Dans une première étape dite de drappage, les plis de fibres sont disposés sur un moule 10 qui conforme la surface de la pièce à son contact et qui comprend des cales de bordure 12 fixes, en périphérie des plis de fibres, qui conforment les chants de la pièce, comme illustré sur la figure 1. Lors d'une deuxième étape, les plis de fibres sont soumis à un cycle de température et de pression pour obtenir une pièce consolidée. Lors de cette deuxième étape, lorsque la température dépasse un certain seuil, la résine se ramollie et sous l'action de la pression de l'habillage, la résine flue vers la périphérie de la pièce. Par conséquent, après refroidissement, la pièce obtenue a une hauteur qui tend à se réduire du milieu de la pièce vers les chants de pièce. Ce phénomène appelé effet de bord conduit à obtenir après polymérisation ou consolidation une pièce 14, comme représentée sur la figure 1. Cette pièce 14, dont la section finale est sensiblement rectangulaire, comprend une partie centrale rectangulaire et des zones périphériques 16 de section trapézoïdale avec une largeur X susceptible de varier en fonction de l'épaisseur de la pièce et des matériaux. Lors d'une étape ultérieure, la pièce 14 est détourée de manière à retirer les zones périphériques 16 de section trapézoïdale. Par conséquent, selon ce premier mode de réalisation, il est nécessaire de tenir compte de l'effet de bord et d'augmenter les dimensions de l'ébauche afin que la largeur X soit inférieure à la largeur des zones à retirer au niveau des bords.

Ce premier mode de réalisation n'est pas satisfaisant car il conduit à augmenter la quantité de matière utilisée et plus particulièrement la quantité de matière usinée, ce qui tend à augmenter les coûts de matière première et les coûts de production. Enfin, ce mode opératoire va à l'encontre de l'évolution des procédés de fabrication qui visent à obtenir une ébauche dont les dimensions sont les plus proches possibles de celles de la pièce finie. Le document FR-2.961.739 propose une solution visant à limiter les effets de bords. Selon ce document, préalablement à la phase de polymérisation ou de consolidation, au moins un pli supplémentaire est déposé au niveau de la surface du bord de la pièce de manière à compenser la migration de la résine. Même si cette solution permet de limiter les effets de bords, elle conduit à augmenter la masse de la pièce en matériau composite. Selon un autre aspect, les pièces en matériau composite comprennent généralement des trous traversant pour permettre par exemple le passage d'éléments de fixation.

Selon un premier mode opératoire, ces trous sont réalisés après polymérisation ou consolidation par perçage en utilisant un outil de coupe. L'utilisation d'un outil de coupe pour le perçage a pour inconvénient de couper les fibres et augmente les risques de délaminage. Par conséquent, pour anticiper la diminution des caractéristiques mécaniques de la pièce liée au perçage avec un outil de coupe, des plis de fibres supplémentaires ou un tissu de verre disposé en surface sont prévus au niveau des zones des trous. Cette solution n'est pas satisfaisante car elle conduit à augmenter la masse de la pièce en matériau composite. Selon un deuxième mode opératoire, les trous sont réalisés en disposant pour chacun d'eux un insert dans le moule préalablement à la polymérisation. Ce mode opératoire est relativement complexe à mettre en oeuvre ce qui tend à augmenter les coûts de production. De plus, il ne garantit pas un positionnement précis des trous. Le document FR-2.926.745 propose un troisième mode opératoire pour réaliser des trous dans une pièce en matériau composite après polymérisation ou consolidation en limitant l'impact sur les caractéristiques mécaniques de la pièce. Ce troisième mode opératoire consiste à chauffer localement la pièce à l'endroit où un trou doit être réalisé, à utiliser une aiguille pour écarter les fibres et repousser la matrice de résine à l'état plastique jusqu'à atteindre une section désirée pour le trou, puis à refroidir la pièce en maintenant la matrice repoussée et les fibres écartées à la section désirée. Ce mode opératoire est limité aux matrices thermoplastiques et ne peut pas être utilisé pour les matrices thermodurcissables. De plus, il est nécessaire de prévoir une étape supplémentaire après la phase de consolidation ou de polymérisation. La présente demande vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur en supprimant certaines étapes ultérieures à la phase de consolidation ou de polymérisation, comme les étapes de détourage et de perçage. A cet effet, l'invention a pour objet un outillage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite, ledit outillage comprenant un moule configuré pour recevoir une préforme de fibres noyées dans une résine, ladite résine ayant une température seuil au-delà de laquelle ladite résine est ramollit et une membrane de compactage configurée pour recouvrir la préforme disposée dans le moule, l'outillage étant caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un élément rigide occupant une position repos dans laquelle il n'est pas en contact avec la préforme et destiné en utilisation à occuper une position active dans laquelle il est en contact avec la préforme, - au moins un moyen de rappel élastique associé à l'élément rigide et configuré pour pousser et maintenir l'élément rigide dans la position active, et - au moins un élément fusible associé au moyen de rappel élastique et configuré pour maintenir l'élément rigide dans la position repos à l'encontre du moyen de rappel élastique tant que la température de la résine est inférieure à la température seuil. Cet outillage permet lors de la phase de consolidation ou de polymériser d'exercer une pression qui, si elle est appliquée sur le chant de la pièce, permet de limiter l'apparition des effets de bord et/ou qui, si elle est appliquée perpendiculaire aux fibres, permet à un élément rigide avec une extrémité pointue de pénétrer dans la préforme de manière à réaliser un trou. De plus, cette configuration permet une mise en mouvement de l'élément rigide de conception simple et synchronisée par rapport à l'état de la résine. Selon une première variante, l'élément rigide est une cale de bordure qui comprend une surface latérale sensiblement perpendiculaire à une surface du moule sur laquelle est disposée la préforme, la surface latérale étant destiné en utilisation à être en contact avec une partie d'un chant de la préforme. Cette variante permet d'éviter les effets de bords.

Selon un mode de réalisation, le moyen de rappel élastique est une plaque élastique qui comprend un premier bord latéral immobile par rapport au moule et un second bord latéral en contact avec la cale de bordure. L'élément fusible est un tube intercalé entre le moule et la plaque élastique et est réalisé en un matériau dont la température de fusion est sensiblement identique à la température seuil. Selon une autre variante, l'élément rigide est un élément perforant comprenant une extrémité pointue adaptée pour réaliser un trou dans la préforme et orientée vers la préforme selon une direction alignée avec l'axe du trou à réaliser, le moule comprend un orifice traversant avec un axe aligné avec l'axe du trou à réaliser et l'outillage comprend une contreplaque avec un trou ou un logement autorisant le passage de l'élément perforant avec un axe sont aligné avec l'axe du trou à réaliser. De préférence, chaque élément perforant est monté coulissant dans un guide aligné avec l'axe du trou à réaliser. Selon un mode de réalisation, le guide est un cylindre creux dans lequel coulisse un piston supportant l'élément perforant et le moyen de rappel élastique est un ressort hélicoïdal de compression disposé entre ledit piston et une première paroi d'extrémité prévue à une extrémité dudit cylindre creux. L'élément fusible est un tube qui est positionné autour de l'élément perforant en positon repos et intercalé entre le piston et le moule et qui est réalisé en un matériau dont la température de fusion est sensiblement identique à la température seuil.

Selon une configuration l' outillage comporte : - Au moins un élément perforant comprenant une extrémité pointue adaptée pour réaliser un trou dans la préforme et orientée vers la préforme selon une direction alignée avec l'axe du trou, l'élément perforant étant monté coulissant dans un guide aligné avec l'axe du trou à réaliser, le guide comprenant un cylindre creux dans lequel coulisse un piston supportant l'élément perforant, - Au moins un orifice traversant réalisé dans le moule et au moins un trou ou un logement réalisé dans une contreplaque de l'outillage, un axe de l'orifice traversant et un axe de l'ouverture ou logement étant alignés avec l'axe du trou à réaliser, - Au moins un ressort hélicoïdal de compression disposé entre ledit piston et une première paroi d'extrémité prévue à une extrémité dudit cylindre creux, et - Au moins un élément fusible positionné autour de l'élément perforant en positon repos, et intercalé entre le piston et le moule et qui est réalisé en un matériau dont la température de fusion est sensiblement identique à la température seuil. L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'une pièce en matériau composite utilisant un outillage selon l'invention. Selon une première variante, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'application d'un effort de pression sur au moins un chant de la préforme lorsque la température de la résine dépasse la température seuil. Selon une autre variante, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape visant à faire pénétrer dans la préforme un élément perforant lorsque la température de la résine dépasse la température seuil de manière à obtenir un trou. Selon une autre variante, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes visant à: - appliquer un effort de pression sur au moins un chant de la préforme lorsque la température de la résine dépasse la température seuil, - faire pénétrer dans la préforme un élément perforant lorsque la température de la résine dépasse la température seuil de manière à obtenir un trou. L'invention a également pour objet une pièce obtenue à partir dudit procédé. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une coupe illustrant de manière schématique une partie d'un outillage utilisé pour la consolidation ou la polymérisation d'une pièce en matériau composite qui illustre l'art antérieur, La figure 2A est une coupe schématique d'une cale d'un outillage utilisé pour réaliser une pièce en matériau composite avant une phase de consolidation ou de polymérisation qui illustre l'invention, La figure 2B est une coupe de la cale de l'outillage visible sur la figure 2A lors de la phase de consolidation ou de polymérisation, La figure 3A est une coupe schématique d'un outil de perçage intégré à un outillage utilisé pour réaliser une pièce en matériau composite avant une phase de consolidation ou de polymérisation qui illustre l'invention, La figure 3B est une coupe schématique de l'outil de perçage intégré à l'outillage visible sur la figure 3A lors de la phase de consolidation ou de polymérisation, La figure 4 est une vue en perspective du dessus d'un outillage qui illustre un mode de réalisation de l'invention, La figure 5 est une coupe d'une partie d'un outillage qui illustre un mode de réalisation de l'invention. Une pièce en matériau composite comprend des fibres noyées dans une matrice de résine thermoplastique. Il peut s'agir de fibres courtes ou longues qui sont noyées dans la matrice de résine par divers procédés tels que la pré-imprégnation, l'infusion ou encore l'injection.

L'élaboration d'une pièce en matériau composite comprend une première étape qui consiste à mettre en place des fibres pré-imprégnées sur un outillage 20 puis une deuxième étape qui consiste à faire subir à ces fibres un cycle de température et de pression afin d'obtenir la pièce en matériau composite. La deuxième étape est appelée consolidation ou polymérisation. Lors de cette deuxième étape, lorsque la température de la résine dépasse une température seuil Ts (dépendante de la résine), la résine change d'état, ramollit et devient pâteuse ou liquide. Selon un mode opératoire, les fibres sont agencées sous la forme de plis qui sont empilés sur l'outillage 20 par drappage par exemple. L'invention n'est pas limitée à ce mode opératoire pour mettre en place les fibres et couvre tous les modes opératoires.

Pour la suite de la description, l'ensemble des fibres pré-imprégnées mis en place sur l'outillage préalablement à la deuxième phase est appelé préforme 22. L'outillage 20 comprend un moule 24 configuré pour recevoir la préforme 22 de fibres et une membrane de compactage configurée pour recouvrir la préforme 22. Ainsi, la préforme 22 comprend une surface inférieure qui est en contact avec une surface supérieure 26 du moule dont la géométrie est configurée en fonction de la géométrie désirée de la pièce en matériau composite. L'outillage 20 comprend au moins une cale de bordure 28 qui repose sur la surface supérieure 26 du moule 24. La préforme 22 comprend un chant périphérique dont au moins une partie est en contact avec une surface latérale 28L de ladite cale de bordure 28 dont la géométrie est configurée en fonction de la géométrie de la pièce en matériau composite à réaliser. Chaque cale de bordure 28 est un élément rigide.

Selon une configuration, la surface supérieure 26 est sensiblement plane et la surface latérale 28L est plane et perpendiculaire à la surface supérieure 26. Cependant, l'invention n'est pas limitée à cette configuration. Ainsi, les surfaces supérieure 26 et/ou latérale 28L peuvent être courbes ou comprendre plusieurs plans.

Pour la suite de la description, le plan des fibres correspond à un plan parallèle à la surface supérieure 26, les fibres étant agencées dans la préforme parallèlement à ladite surface supérieure 26. En un point donné du chant de la préforme, une direction longitudinale DL correspond à une direction parallèle au plan des fibres et perpendiculaire au chant de la préforme 22 en ce point donné.

Selon une caractéristique de l'invention, la cale de bordure 28 est mobile par rapport au moule 24 entre une position repos (visible sur la figure 2A) dans laquelle elle n'exerce pas de pression sur la préforme 22 et une position active (visible sur la figure 2B) dans laquelle elle exerce une pression sur la préforme 22. De préférence, la cale de bordure 28 se translate selon la direction longitudinale DL (parallèlement au plan des fibres) en direction de la préforme 22. Avantageusement, en position active, la cale de bordure 28 exerce, sur la préforme, un effort de pression, compatible avec la géométrie et les caractéristiques de la pièce à réaliser, lorsque la température de la résine dépasse la température seuil Ts et jusqu'à la rigidification de la pièce.

Cet effort de pression exercé par la cale de bordure 28 sur la préforme 22 au niveau d'au moins un chant permet de limiter les effets de bord en repoussant la résine lorsque cette dernière est à l'état plastique. En l'absence d'effet de bord, il n'est pas nécessaire de prévoir en périphérie de la pièce une zone à retirer. Par conséquent, l'invention permet de supprimer une étape ultérieure de détourage.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'outillage 20 comprend au moins un moyen de rappel élastique 30 configuré pour déplacer la cale de bordure 28 vers la position active et la maintenir dans cette position. La présence d'au moins un moyen de rappel élastique 30 permet de rendre automatique le changement de position de la cale de bordure 28 et de ne pas avoir besoin d'un actionneur tel qu'un vérin ou autre.

De préférence, chaque cale de bordure 28 est associée à un moyen de rappel élastique 30. Selon une première variante, chaque moyen de rappel élastique 30 est une lame à ressort.

En variante, comme illustré sur les figures 2A et 2B, chaque moyen de rappel élastique 30 est une plaque élastique 32 dont un premier bord latéral 32L est relié par une liaison 34 au moule 24 et dont le second bord latéral 32L', parallèle au premier bord latéral 32L, est en contact avec la cale de bordure 28, ladite plaque élastique 32 étant précontrainte de manière à pousser la cale de bordure 28 dans la position active. Selon un mode de réalisation, la liaison 34 comprend une série de vis qui sont alignées selon une droite parallèle au chant de la pièce (soit parallèle à la cale de bordure). Selon un mode de réalisation, la cale de bordure 28 comprend une rainure 36 parallèle au plan des fibres qui reçoit le second bord latéral 32L'.

Selon une autre caractéristique, l'outillage comprend pour chaque moyen de rappel élastique 30, un élément fusible 38 qui permet de maintenir la cale de bordure 28 dans la position repos à l'encontre du moyen de rappel élastique 30 tant que la température de la résine ne dépasse pas la température seuil Ts. Cette configuration permet de synchroniser l'action de la cale de bordure 28 avec l'état plastique de la résine de la matrice de la pièce à réaliser. De préférence, l'élément fusible 38 est en un matériau dont la température de changement d'état Tc qui marque le passage de l'élément fusible 38 d'un état solide à un état plastique est sensiblement égale à la température seuil Ts de la résine de la matrice de la pièce à réaliser.

Selon un mode de réalisation, l'élément fusible 38 est élaboré à partir de la résine utilisée pour la matrice de la pièce à réaliser. Avantageusement, l'élément fusible 38 est intercalé entre la plaque élastique 32 et le moule 24 et écarte la plaque élastique 32 dudit moule 24 à l'état solide. A cet effet, à l'état solide, l'élément fusible 38 a une dimension supérieure à la distance séparant la plaque élastique 32 et le moule lorsque ladite plaque élastique 32 n'est pas précontrainte. Selon un mode de réalisation, l'élément fusible 38 est un tube creux avec un axe parallèle au plan des fibres. Cette forme est plus particulièrement adaptée car la forme de l'élément fusible 38 en contact avec la plaque élastique 32 est courbe comme la forme voutée de la plaque élastique 32.

Comme illustré sur la figure 2A, lorsque l'élément fusible 38 est à l'état solide, il exerce un effort sur la plaque élastique 32 qui tend à l'écarter du moule 24. Dans ce cas, la cale de bordure 28 est dans la position repos et n'exerce pas de pression sur la préforme 22.

Comme illustré sur la figure 2B, lorsque la température dépasse la température de changement d'état Tc, l'élément fusible 38 se déforme et s'aplatit. Il ne maintient plus la plaque élastique 32 écartée du moule 24. Dans la mesure où son premier bord latéral 32L est fixe par rapport au moule 24, ladite plaque élastique 32 exerce un effort sur la cale de bordure 28 qui passe dans la position active et exerce une pression sur le chant de la préforme 22. Comme décrit précédemment, le moyen de rappel élastique 30 et la cale de bordure 28 sont deux pièces distinctes et le moyen de rappel élastique 30 est relié par une liaison 34 au moule 24. En variante, le moyen de rappel élastique 30 et la cale de bordure 28 sont une unique et même pièce. Le moyen de rappel élastique 30 n'est pas relié directement au moule 24 et vient en contact contre une butée reliée au moule 24 ou faisant partie du moule 24. Selon une configuration illustrée sur la figure 4, la pièce a réalisée comprend quatre côtés rectilignes. Dans ce cas, l'outillage 20 comprend quatre cales de bordure 28.1 à 28.4 avec chacune un plaque élastique 32.1 à 32.4. De préférence, chaque cale de bordure a une longueur approximativement égale à celle du côté de la pièce correspondant. Chaque plaque élastique a une longueur approximativement égale à la cale de bordure à laquelle elle est associée. Enfin, l'élément fusible sous la forme d'un tube creux a une longueur approximativement à celle de la plaque élastique.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette configuration. Ainsi, l'outillage 20 comprend un nombre de cales de bordure 28 mobiles égal au nombre de côtés sensiblement rectilignes de la pièce à réaliser. Selon une autre caractéristique, l'outillage comprend un élément perforant 40 mobile par rapport au moule 24 entre une position repos (visible sur la figure 3A) dans laquelle il n'exerce pas de pression sur la préforme 22 et une position active (visible sur la figure 3B) dans laquelle il exerce une pression sur la préforme 22. De préférence, l'élément perforant 40 se translate selon une direction perpendiculaire au plan des fibres en direction de la préforme 22. Avantageusement, l'élément perforant 40 exerce un effort de pression sur la préforme lorsque la température de la résine dépasse la température seuil Ts et jusqu'à la rigidification de la pièce.

L'élément perforant a une extrémité 42 pointue qui combinée à l'effort de pression lui permet de pénétrer dans la préforme 22 et a un profil identique à celui du trou à réaliser. Lors du passage de la position repos à la position active, l'élément perforant 40 pénètre dans la préforme 22 en écartant les fibres et en repoussant la matrice de résine. Dans la position active, l'élément perforant 40 maintient les fibres écartées et la matrice de résine repoussée. En conservant la position active jusqu'à la rigidification de la pièce, l'élément perforant 40 permet de réaliser un trou 44 dans la pièce en matériau composite lors de la phase de consolidation ou de polymérisation et de supprimer une étape ultérieure d'usinage.

Le fait de réaliser le trou lors de la deuxième phase de consolidation ou de polymérisation permet de pouvoir utiliser cette technique pour les pièces ayant une matrice thermoplastique. Avantageusement, l'élément perforant 40 est monté coulissant dans un guide 46 solidaire du moule 24, le guide 46 étant positionné par rapport au moule 24 en fonction de la position de l'axe du trou 44 à réaliser et de son orientation. Selon un mode de réalisation, le guide 46 est un cylindre creux 48 ayant un axe confondu avec celui du trou à réaliser et dans lequel coulisse un piston 50 supportant l'élément perforant 40 qui est coaxial au cylindre creux 48. Cette configuration permet de positionner précisément l'élément perforant 40 par rapport au moule 22 et par conséquent de positionner de manière précise le trou 44 par rapport au reste de la pièce en matériau composite réalisée. Selon un mode de réalisation, l'élément perforant 40 est une aiguille. Cette aiguille peut être similaire à celle décrite dans le document FR-2.926.745. Ainsi, cette aiguille peut être reliée au piston 50 de façon séparable, ledit piston ayant les mêmes fonctions que celles du corps dans le document FR-2.926.745. Avantageusement, l'outillage 20 comprend une contre plaque 52 positionnée contre la surface de la préforme 22 opposée à celle via laquelle pénètre l'élément perforant 40. La contre plaque 52 permet de retenir la préforme 22 lorsque l'élément perforant 40 pénètre dans la préforme 22.

Selon une configuration, le guide 46 est fixé au moule 22 qui comprend un orifice traversant 53 pour permettre le passage de l'élément perforant 40 et la contre plaque 52 est positionnée contre la surface supérieure de la préforme 22.

Pour obtenir un trou 44 traversant la pièce, l'élément perforant 40 a une longueur suffisante pour pouvoir traverser la préforme 22. Dans ce cas, la contre plaque 52 comprend un trou ou un logement 54 autorisant le passage de l'extrémité 42 de l'élément perforant 40. L'outillage 20 comprend également une membrane compactage qui recouvre la préforme 22. De manière connue, cette membrane de compactage comprend généralement plusieurs couches, comme une vessie étanche au gaz, au moins un tissu drainant, un film de démoulage et une tôle de lissage (appelée également caul plate) qui de préférence est la contre plaque 52. Sur les figures 3A, 3B, 4 et 5, seule la contre plaque 52 est représentée. Les autres éléments de la membrane de compactage ne sont pas représentés.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'outillage 20 comprend au moins un moyen de rappel élastique 30' configuré pour déplacer au moins un élément perforant 40 vers la position active ou le maintenir dans cette position. De préférence, chaque élément perforant 40 est associé à un moyen de rappel élastique 30'. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 5, chaque moyen de rappel élastique 30' est un ressort hélicoïdal de compression 56 qui est comprimé de sorte à pousser le piston 50 en direction de la préforme 22. De préférence, le guide 46 comprend à une première extrémité une première paroi d'extrémité 58 et à une seconde extrémité une seconde paroi d'extrémité 60 traversée par l'élément perforant 40. Le ressort hélicoïdal de compression 56 est disposé entre la première paroi d'extrémité 58 du guide 46 et le piston 50.

Selon une autre caractéristique, l'outillage comprend pour chaque moyen de rappel élastique 30', un élément fusible 38' qui permet de maintenir l'élément perforant 40 dans la position repos à l'encontre du moyen de rappel élastique 30' tant que la température de la résine ne dépasse pas la température seuil Ts. De préférence, l'élément fusible 38' a les mêmes propriétés que l'élément fusible 38 associé à une cale de bordure 28. Avantageusement, l'élément fusible 38' est intercalé entre le piston 50 et le moule 24 et maintient l'élément perforant 40 dans la position repos à l'état solide. Selon un mode de réalisation, l'élément fusible 38' est un tube creux qui à l'état solide est traversé par l'élément perforant 40 et intercalé entre la seconde paroi d'extrémité 60 du guide 46 et le piston 50.

Comme illustré sur les figures 3B et 5, le piston 50 comprend un logement 62 dont les formes sont adaptées pour loger l'élément fusible 38' lorsque ce dernier est à l'état plastique ou s'est re-solidifié. Comme illustré sur la figure 3A, lorsque l'élément fusible 38' est à l'état solide, il maintient le piston 50 écarté du moule 22. Dans ce cas, l'élément perforant 40 est dans la position repos et n'exerce pas de pression sur la préforme 22. Comme illustré sur la figure 3B, lorsque la température dépasse la température de changement d'état Tc, l'élément fusible 38' se déforme. Il ne maintient plus le piston 50 qui est poussé par le ressort hélicoïdal de compression 56 en direction du moule 24. L'élément perforant 40 supporté par le piston 50 exerce un effort sur la préforme 22 orienté perpendiculaire au plan des fibres et pénètre dans la préforme 22 de sorte à réaliser un trou 44. Avantageusement, l'outillage comprend autant d'éléments perforants 40 que de trous à réaliser.

Selon le mode de réalisation précédemment décrit, l'élément perforant 40 et le moyen de rappel élastique 30' sont deux pièces distinctes. En variante, l'élément perforant 40 et le moyen de rappel élastique 30' sont une unique et même pièce. De préférence, l'outillage comprend : au moins un élément rigide occupant une position repos dans laquelle il n'est pas en contact avec la préforme 22, et destiné en utilisation à occuper une position active dans laquelle il est en contact avec la préforme 22, au moins un moyen de rappel élastique 30, 30' associé à l'élément rigide et configuré pour pousser et maintenir l'élément rigide dans la position active, et au moins un élément fusible 38, 38' configuré pour maintenir l'élément rigide dans la position repos à l'encontre du moyen de rappel élastique 30, 30' tant que la température de la résine est inférieure la température seuil Ts. En utilisation, lorsque l'élément fusible 38, 38' est à l'état plastique, le ou les moyen(s) de rappel élastique 30, 30' positionne(nt) le ou les éléments rigide 28, 40 dans la position active.

De plus, chaque élément fusible 38, 38' associé à un moyen de rappel élastique est configuré pour exercer une contrainte sur le moyen de rappel élastique 30, 30' tant que la température de la résine est inférieure la température seuil Ts.

Selon une première variante, l'élément rigide est une cale de bordure 28 qui comprend une surface latérale 28L sensiblement perpendiculaire à une surface 26 du moule 24 sur laquelle est disposée la préforme 22, la surface latérale 28 étant destiné en utilisation à être en contact avec une partie du chant de la préforme 22.

Selon une autre variante, l'élément rigide est un élément perforant 40 comprenant une extrémité 42 pointue adaptée pour réaliser un trou 44 dans la préforme 22 et orientée vers la préforme 22 selon une direction alignée avec l'axe du trou 44, en ce que le moule 24 comprend un orifice traversant 53, en ce que l'outillage 20 comprend une contreplaque 52 avec un trou ou un logement 54 autorisant le passage de l'élément perforant 40 et en ce qu'un axe de l'orifice traversant 53 et un axe de l'ouverture ou logement 54 sont alignés avec l'axe du trou 44 à réaliser. Selon une autre variante, l'outillage comprend plusieurs éléments mobiles, certains étant des cales de bordures et d'autres des éléments perforants. Quelle que soit la variante, l'outillage 20 permet de réaliser au cours d'une même étape de fabrication d'une pièce en matériau composite, à savoir l'étape de consolidation ou de polymérisation, les étapes de détourage et/ou de perçage afin d'obtenir une préforme consolidée dont les dimensions sont très proches ou identiques aux dimensions finales de la pièce à réaliser. Ainsi, l'outillage 20 permet de réduire le temps de fabrication d'une pièce en matériau composite.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Outillage (20) pour la réalisation d'une pièce en matériau composite, ledit outillage (20) comprenant un moule (24) configuré pour recevoir une préforme (22) de fibres noyées dans une résine, ladite résine ayant une température seuil (Ts) au-delà de laquelle ladite résine est ramollit et une membrane de compactage configurée pour recouvrir la préforme (22) disposée dans le moule (24), l'outillage étant caractérisé en ce qu'il comprend : au moins un élément rigide (28, 40) occupant une position repos dans laquelle il n'est pas en contact avec la préforme (22) et destiné en utilisation à occuper une position active dans laquelle il est en contact avec la préforme (22), au moins un moyen de rappel élastique (30, 30') associé à l'élément rigide (28, 40) et configuré pour pousser et maintenir l'élément rigide (28, 40) dans la position active, et au moins un élément fusible (38, 38') associé au moyen de rappel élastique (30, 30') et configuré pour maintenir l'élément rigide dans la position repos à l'encontre du moyen de rappel élastique (30, 30') tant que la température de la résine est inférieure à la température seuil (Ts).
2. 2. Outillage (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément rigide est une cale de bordure (28) qui comprend une surface latérale (28L) sensiblement perpendiculaire à une surface (26) du moule (24) sur laquelle est disposée la préforme (22), la surface latérale (28) étant destiné en utilisation à être en contact avec une partie d'un chant de la préforme (22).
3. 3. Outillage (20) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de rappel élastique (30) est une plaque élastique (32) qui comprend un premier bord latéral (32L) immobile par rapport au moule (24) et un second bord latéral (32L') en contact avec la cale de bordure (28).
4. 4. Outillage (20) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément fusible (38) est un tube intercalé entre le moule (24) et la plaque élastique (32) et est réalisé en un matériau dont la température de fusion est sensiblement identique à la température seuil (Ts).
5. 5. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément rigide est un élément perforant (40) comprenant une extrémité (42) pointue adaptée pour réaliser un trou (44) dans la préforme (22) et orientée vers la préforme (22) selon une direction alignée avec l'axe du trou (44) à réaliser, en ce que le moule (24) comprend un orifice traversant (53) avec un axe aligné avec l'axe du trou (44) à réaliser et en ce que l'outillage (20) comprend une contreplaque (52) avec un trou ou un logement (54) autorisant le passage de l'élément perforant (40) avec un axe sont aligné avec l'axe du trou (44) à réaliser.
6. 6. Outillage (20) selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque élément perforant (40) est monté coulissant dans un guide (46) aligné avec l'axe du trou (44) à réaliser.
7. 7. Outillage (20) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le guide (46) est un cylindre creux (48) dans lequel coulisse un piston (50) supportant l'élément perforant (40) et en ce que le moyen de rappel élastique (30') est un ressort hélicoïdal de compression disposé entre ledit piston (50) et une première paroi d'extrémité (58) prévue à une extrémité dudit cylindre creux (48).
8. 8. Outillage (20) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément fusible (38') est un tube qui est positionné autour de l'élément perforant (40) en positon repos et intercalé entre le piston (50) et le moule (24) et qui est réalisé en un matériau dont la température de fusion est sensiblement identique à la température seuil (Ts).
9. 9. Outillage (20) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte : Au moins un élément perforant (40) comprenant une extrémité (42) pointue adaptée pour réaliser un trou (44) dans la préforme (22) et orientée vers la préforme (22) selon une direction alignée avec l'axe du trou (44), l'élément perforant (40) étant monté coulissant dans un guide (46) aligné avec l'axe du trou (44) à réaliser, le guide (46) comprenant un cylindre creux (48) dans lequel coulisse un piston (50) supportant l'élément perforant (40), Au moins un orifice traversant (53) réalisé dans le moule (24) et au moins un trou ou un logement (54) réalisé dans une contreplaque (52) de l'outillage (20), un axe de l'orifice traversant (53) et un axe de l'ouverture ou logement (54) étant alignés avec l'axe du trou (44) à réaliser,Au moins un ressort hélicoïdal de compression disposé entre ledit piston (50) et une première paroi d'extrémité (58) prévue à une extrémité dudit cylindre creux (48), et Au moins un élément fusible (38') positionné autour de l'élément perforant (40) en positon repos, et intercalé entre le piston (50) et le moule (24) et qui est réalisé en un matériau dont la température de fusion est sensiblement identique à la température seuil (Ts).
10. 10. Procédé de réalisation d'une pièce en matériau composite utilisant une source de chaleur et un outillage (20) selon l'une des revendications 1 à 4, ledit procédé comprenant une première étape consistant à disposer sur ledit outillage (20) une préforme (22) comprenant des fibres noyées dans une matrice de résine, ladite résine ayant une température seuil (Ts) au-delà de laquelle ladite résine est ramollit, une deuxième étape de montée en température de la préforme (22), caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d'application d'un effort de pression sur au moins un chant de la préforme (22) lorsque la température de la résine dépasse la température seuil (Ts).
11. 11. Procédé de réalisation d'une pièce en matériau composite avec au moins un trou (44), utilisant une source de chaleur et un outillage (20) selon l'une des revendications 1, 2, 5 à 8, ledit procédé comprenant une première étape consistant à disposer sur ledit outillage (20) une préforme (22) comprenant des fibres noyées dans une matrice de résine, ladite résine ayant une température seuil (Ts) au-delà de laquelle ladite résine est ramollit, une deuxième étape de montée en température de la préforme (22), caractérisé en ce que le procédé comprend une étape visant à faire pénétrer dans la préforme un élément perforant (40) lorsque la température de la résine dépasse la température seuil (Ts) de manière à obtenir un trou (44).
12. 12. Procédé de réalisation d'une pièce en matériau composite utilisant une source de chaleur et un outillage (20) selon la revendication 9, ledit procédé comprenant une première étape consistant à disposer sur ledit outillage (20) une préforme (22) comprenant des fibres noyées dans une matrice de résine, ladite résine ayant une température seuil (Ts) au-delà de laquelle ladite résine est ramollit, une deuxième étape de montée en température de la préforme (22), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes visant à : - appliquer un effort de pression sur au moins un chant de la préforme (22) lorsque la température de la résine dépasse la température seuil (Ts),faire pénétrer dans la préforme un élément perforant (40) lorsque la température de la résine dépasse la température seuil (Ts) de manière à obtenir un trou (44)
13. 13. Pièce en matériau composite obtenue à partir du procédé selon l'un des revendications 10 à 12.