FR3046563A1 - TOOTH-HOLDING AND TRANSPORT TOOLS FOR A FIBROUS PREFORM AND METHOD FOR MANUFACTURING A COMPOSITE MATERIAL PART - Google Patents

TOOTH-HOLDING AND TRANSPORT TOOLS FOR A FIBROUS PREFORM AND METHOD FOR MANUFACTURING A COMPOSITE MATERIAL PART Download PDF

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Abstract

Un outillage de maintien en forme et de transport (300) pour une structure fibreuse (200) comprenant une première coquille (310) comprenant en son centre une première empreinte (311), la première empreinte étant entourée d'un premier plan de contact (312) et une deuxième coquille (320) comprenant en son centre une deuxième empreinte (321), la deuxième empreinte étant entourée d'un deuxième plan de contact (322) destiné à coopérer avec le premier plan de contact (312). Les première et deuxième empreintes (311, 321) définissent ensemble un volume interne (301) ayant la forme d'une pièce à réaliser lorsque les première et deuxième coquilles (310, 320) sont dans une position d'assemblage déterminée. L'outillage comprend en outre des moyens de verrouillage en position pour maintenir les première et deuxième coquilles (310, 320) dans la position d'assemblage déterminée de manière à permettre la manipulation et le transport dudit outillage sans déplacement relatif entre les deux coquilles assemblées.A holding and conveying tool (300) for a fibrous structure (200) comprising a first shell (310) comprising at its center a first cavity (311), the first cavity being surrounded by a first contact plane ( 312) and a second shell (320) comprising at its center a second cavity (321), the second cavity being surrounded by a second contact plane (322) intended to cooperate with the first contact plane (312). The first and second indentations (311, 321) together define an internal volume (301) having the shape of a part to be produced when the first and second shells (310, 320) are in a determined assembly position. The tooling further comprises locking means in position for holding the first and second shells (310, 320) in the assembly position determined so as to allow the handling and transport of said tooling without relative movement between the two assembled shells .

Description

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne des pièces de turbomachine en matériau composite comportant un renfort fibreux densifié par une matrice, la matrice étant obtenue par injection d'une composition liquide contenant un précurseur de la matrice dans une préforme fibreuse.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to turbomachine parts of composite material comprising a fiber reinforcement densified by a matrix, the matrix being obtained by injection of a liquid composition containing a precursor of the matrix in a fiber preform.

Un domaine visé est celui d'aubes de turbines à gaz pour moteurs aéronautiques ou turbines industrielles.A targeted field is that of gas turbine blades for aircraft engines or industrial turbines.

La fabrication d'une aube en matériau composite comprend les étapes suivantes: a) réalisation d'une structure fibreuse par tissage tridimensionnel ou multicouche, b) placement de la structure fibreuse dans un outillage de compactage et de formage, c) application d'une pression de compactage sur la structure fibreuse présente dans l'outillage de compactage et de formage de manière à obtenir une préforme fibreuse de l'aube à fabriquer, d) extraction de la préforme fibreuse de l'outillage de compactage et de formage, e) transport de la préforme fibreuse jusqu'à un outillage d'injection, f) placement de la préforme fibreuse dans l'outillage d'injection, g) fermeture de l'outillage d'injection, h) injection d'une composition liquide précurseur d'un matériau de matrice telle qu'une résine dans la préforme fibreuse, i) transformation de la composition liquide en matrice de manière à obtenir une aube en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice. L'extraction de la préforme de l'outillage de compactage et de formage ainsi que le transport de la préforme jusqu'à l'outillage permettant de réaliser l'injection de précurseur de matrice dans la préforme constituent des opérations délicates qui peuvent entraîner des anomalies dans la fabrication de la pièce en matériau composite. En effet, l'extraction de la préforme de l'outillage de compactage et son transport jusqu'à un outillage d'injection sont réalisés manuellement par un opérateur. Ces actions manuelles sur la préforme diminue la robustesse du processus de fabrication d'une pièce en matériau composite. Elles peuvent en outre engendrer des déformations dans la préforme qui conduisent à des anomalies dans la structure résultante pouvant affecter les propriétés mécaniques de la pièce fabriquée.The manufacture of a blade of composite material comprises the following steps: a) production of a fibrous structure by three-dimensional weaving or multilayer weaving, b) placement of the fibrous structure in compaction and forming tools, c) application of a compacting pressure on the fibrous structure present in the compaction and forming tool so as to obtain a fibrous preform of the blade to be produced, d) extraction of the fibrous preform from the compacting and forming tool, e) transporting the fiber preform to an injection tool, f) placing the fiber preform in the injection tool, g) closing the injection tool, h) injecting a liquid precursor composition, and a matrix material such as a resin in the fibrous preform, i) converting the liquid composition into a matrix so as to obtain a blade made of a composite material comprising a fibrous reinforcement densified by a matrix this. The extraction of the preform from the compacting and forming tooling as well as the transport of the preform to the tooling for performing die precursor injection into the preform are delicate operations that can lead to anomalies. in the manufacture of the composite material part. Indeed, the extraction of the preform of the compacting tool and its transport to an injection tooling are performed manually by an operator. These manual actions on the preform decreases the robustness of the manufacturing process of a composite material part. They can also cause deformations in the preform which lead to anomalies in the resulting structure that may affect the mechanical properties of the manufactured part.

Objet et résumé de l'inventionObject and summary of the invention

La présente invention a, par conséquent, pour but de proposer une solution permettant de manipuler et de transporter une préforme fibreuse dans des conditions fiables et reproductibles afin d'assurer une bonne qualité de fabrication des pièces en matériau composite. A cet effet, l’invention propose notamment un outillage de maintien en forme et de transport pour une structure ou préforme fibreuse comprenant une première coquille comprenant en son centre une première empreinte, la première empreinte étant entourée d'un premier plan de contact et une deuxième coquille comprenant en son centre une deuxième empreinte, la deuxième empreinte étant entourée d'un deuxième plan de contact destiné à coopérer avec le premier plan de contact, les première et deuxième empreintes définissant ensemble un volume interne ayant la forme d'une pièce finale à réaliser lorsque les première et deuxième coquilles sont dans une position d'assemblage déterminée, l'outillage comprenant en outre des moyens de verrouillage en position pour maintenir les première et deuxième coquilles dans la position d'assemblage déterminée de manière à permettre la manipulation et le transport dudit outillage sans déplacement relatif entre les deux coquilles assemblées.The present invention therefore aims to provide a solution for handling and transporting a fiber preform under reliable and reproducible conditions to ensure good quality of manufacture of composite parts. For this purpose, the invention proposes in particular a tool for holding in shape and transport for a fibrous structure or preform comprising a first shell comprising in its center a first impression, the first impression being surrounded by a first contact plane and a second shell comprising in its center a second cavity, the second cavity being surrounded by a second contact plane intended to cooperate with the first contact plane, the first and second indentations together defining an internal volume having the shape of a final part to be performed when the first and second shells are in a determined assembly position, the tooling further comprising locking means in position to hold the first and second shells in the assembly position determined so as to allow handling and transporting said tooling without relative displacement between the two shells s assembled.

Ainsi, une préforme fibreuse peut être obtenue directement dans l'outillage de maintien en forme et de transport de l'invention qui est ensuite utilisé pour le transport de la préforme lors des étapes ultérieures de fabrication d'une pièce en matériau composite. La préforme ne peut alors subir aucune déformation car elle est protégée à l'intérieur de l'outillage de l'invention.Thus, a fiber preform can be obtained directly in the tool for holding and transporting the invention which is then used for transporting the preform during the subsequent steps of manufacturing a piece of composite material. The preform can not undergo any deformation because it is protected inside the tooling of the invention.

Selon un premier aspect de l'outillage de maintien en forme et de transport de l'invention, la première coquille comprend au moins un port en communication avec le volume interne de l'outillage tandis que la deuxième coquille comprend au moins un port en communication avec le volume interne de l'outillage. Selon un autre aspect, des ports en communication avec le volume interne de l'outillage peuvent être présents sur la première coquille ou sur la deuxième coquille. Dans tous ces cas, l'outillage est apte à être utilisé avec un outillage d'injection car les ports présents sur l'outillage de maintien en forme et de transport de l'invention peuvent être utilisés pour, d'une part, injecter dans la préforme fibreuse une composition liquide précurseur de matrice et, d'autre part, créer un gradient de pression dans l'outillage afin de forcer la composition liquide à imprégner l'ensemble du volume de la préforme.According to a first aspect of the tool for keeping fit and transport of the invention, the first shell comprises at least one port in communication with the internal volume of the tool while the second shell comprises at least one port in communication with the internal volume of the tooling. In another aspect, ports in communication with the internal volume of the tool may be present on the first shell or on the second shell. In all these cases, the tooling is suitable for use with an injection tooling because the ports present on the tool for keeping fit and transport of the invention can be used to, on the one hand, inject into the fiber preform a precursor matrix liquid composition and, secondly, create a pressure gradient in the tool to force the liquid composition to impregnate the entire volume of the preform.

Selon un mode de réalisation de l'outillage de maintien en forme et de transport de l'invention, celui-ci comprend une pluralité de dispositifs de liaison par serrage répartis autour des première et deuxième coquilles.According to one embodiment of the tool for holding in shape and transport of the invention, it comprises a plurality of clamping devices distributed around the first and second shells.

Selon un autre mode de réalisation de l'outillage de maintien en forme et de transport de l'invention, celui-ci comprend une pluralité de dispositifs de fermeture à levier répartis autour des première et deuxième coquilles. L'outillage comprend de préférence quatre dispositifs de liaison par serrage ou de fermeture à levier, un dispositif étant présent sur chaque face latérale de l'outillage.According to another embodiment of the tool for holding and transporting the invention, it comprises a plurality of lever closure devices distributed around the first and second shells. The tooling preferably comprises four clamping or lever closure devices, a device being present on each lateral face of the tooling.

Selon une caractéristique particulière de l'outillage de maintien en forme et de transport de l'invention, au moins une des deux coquilles est munie d'une poignée de transport. Cela facilite la manipulation et le transport de l'outillage, en particulier lorsqu'une préforme fibreuse est présente à l'intérieur. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite comprenant les étapes suivantes: a) réalisation d'une structure fibreuse par tissage tridimensionnel ou multicouche, b) placement de la structure fibreuse dans un outillage de compactage et de formage, c) application d'une pression de compactage sur la structure fibreuse présente dans l'outillage de compactage et de formage de manière à obtenir une préforme fibreuse de la pièce à fabriquer, d) transport de la préforme fibreuse jusqu'à un outillage d'injection, e) placement de la préforme fibreuse dans l'outillage d'injection, f) fermeture de l'outillage d'injection, g) injection d'une composition liquide comprenant au moins un précurseur d'un matériau de matrice dans la préforme fibreuse, h) transformation de la composition liquide en matrice de manière à obtenir une pièce en matériau composite comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, caractérisé en ce que, avant l'étape b), la structure fibreuse est placée dans un outillage de maintien en forme et de transport selon l'invention et en ce que la préforme fibreuse obtenue après l'étape c) est maintenue dans ledit outillage de maintien en forme et de transport lors de la réalisation des étapes d) à h).According to a particular characteristic of the tool for holding in shape and transport of the invention, at least one of the two shells is provided with a carrying handle. This facilitates the handling and transport of the tooling, particularly when a fibrous preform is present inside. The subject of the invention is also a process for manufacturing a composite material part comprising the following steps: a) production of a fibrous structure by three-dimensional weaving or multilayer weaving, b) placement of the fibrous structure in a compacting tool and of forming, c) application of compaction pressure on the fibrous structure present in the compaction and forming tool so as to obtain a fibrous preform of the workpiece, d) transport of the fibrous preform to a injection tooling, e) placing the fiber preform in the injection tool, f) closing the injection tool, g) injecting a liquid composition comprising at least one precursor of a matrix material in the fiber preform, h) converting the liquid composition into a matrix so as to obtain a composite material part comprising a matrix-densified fiber reinforcement, characterized in that that, before step b), the fibrous structure is placed in a tool for keeping fit and transport according to the invention and in that the fibrous preform obtained after step c) is maintained in said holding tool in form and transport when performing steps d) to h).

La pièce en matériau composite peut notamment correspondre à une aube de soufflante de moteur aéronautique.The composite material part may in particular correspond to an aeronautical engine fan blade.

Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre de façon très schématique une ébauche fibreuse tissée tridimensionnelle destinée à la réalisation d'une structure fibreuse conformément à un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue schématique d'une structure fibreuse obtenue à partir de l'ébauche fibreuse de la figure 1 ; la figure 3 est une vue schématique en perspective éclatée montrant un outillage de maintien en forme et de transport conformément à un mode de réalisation de l'invention et le placement de la structure fibreuse de la figure 2 à l'intérieur de celui-ci ; la figure 4 est une vue schématique en perspective de l'outillage de la figure 3 une fois monté ; la figure 5 est une vue schématique en perspective montrant le placement de l'outillage de maintien en forme et de transport de la figure 4 dans un outillage de compactage et formage ; la figure 6 montre une opération de compactage et de formage avec les outillages de la figure 5 ; la figure 7 est une vue schématique en perspective montrant le placement de l'outillage de maintien en forme et de transport de la figure 6 dans un outillage d'injection ; la figure 8 montre une opération d'injection d'une composition liquide de précurseur de matrice dans une préforme fibreuse avec les outillages de la figure 7 ; la figure 9 est une vue schématique partielle en perspective montrant des moyens de verrouillage en position des coquilles de l'outillage de maintien en forme et de transport conformément à un mode de réalisation ; la figure 10 est une vue schématique partielle en perspective montrant des moyens de verrouillage en position des coquilles de l'outillage de maintien en forme et de transport conformément à un autre mode de réalisation ; la figure 11 est une vue schématique partielle en perspective montrant des moyens de verrouillage en position des coquilles de l'outillage de maintien en forme et de transport conformément à un encore autre mode de réalisation ; la figure 12 est une vue schématique partielle en perspective montrant un outillage de maintien en forme et de transport équipé de poignées de transport conformément à un mode de réalisation ; la figure 13 est une vue schématique en perspective d'une aube de turbomachine en matériau composite obtenue conformément à un procédé de fabrication de l'invention.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the invention will emerge from the following description of particular embodiments of the invention, given by way of non-limiting example, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 very schematically illustrates a three-dimensional woven fiber blank for producing a fibrous structure according to an embodiment of the invention; Figure 2 is a schematic view of a fibrous structure obtained from the fibrous blank of Figure 1; Fig. 3 is an exploded schematic perspective view showing a shaped holding and conveying tool according to an embodiment of the invention and placing the fibrous structure of Fig. 2 therein; Figure 4 is a schematic perspective view of the tool of Figure 3 once mounted; Figure 5 is a schematic perspective view showing the placement of the shaped holding and transport tooling of Figure 4 in a compaction tool and forming; Figure 6 shows a compaction and forming operation with the tools of Figure 5; Figure 7 is a schematic perspective view showing the placement of the shaped holding and transport tool of Figure 6 in an injection tool; Figure 8 shows an operation of injecting a liquid matrix precursor composition into a fiber preform with the tools of Figure 7; Figure 9 is a partial schematic perspective view showing the locking means in position of the shells of the shaped holding tool and transport according to one embodiment; FIG. 10 is a partial schematic perspective view showing locking means in position of the shells of the shaped holding and transport tool according to another embodiment; FIG. 11 is a partial schematic perspective view showing means for locking the shells of the shaped and transport holding tool in accordance with yet another embodiment; Fig. 12 is a partial schematic perspective view showing a shaped holding and carrying tool equipped with carrying handles according to one embodiment; Figure 13 is a schematic perspective view of a turbomachine blade made of composite material obtained according to a manufacturing method of the invention.

Description détaillée de modes de réalisation L'invention s'applique d'une manière générale à la réalisation de pièces en matériau composite, les pièces étant réalisées à partir d'une préforme fibreuse dans laquelle une composition liquide précurseur d'un matériau de matrice est injectée puis transformée de manière à obtenir une pièce comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The invention is generally applicable to the production of composite material parts, the parts being made from a fiber preform in which a precursor liquid composition of a matrix material is injected then transformed so as to obtain a part comprising a fiber reinforcement densified by a matrix.

Dans la suite de la description, la présente invention est décrite en application de la fabrication d'une aube en matériau composite de turbine à gaz, telles qu'une aube de moteur aéronautique.In the remainder of the description, the present invention is described in application of the manufacture of a blade made of a gas turbine composite material, such as an aeronautical engine blade.

Le procédé de fabrication d'une aube en matériau composite selon l'invention débute par la réalisation d'une ébauche fibreuse obtenue par tissage tridimensionnel ou par tissage multicouche.The method of manufacturing a blade of composite material according to the invention begins with the production of a fibrous blank obtained by three-dimensional weaving or by multilayer weaving.

Par "tissage tridimensionnel" ou "tissage 3D", on entend ici un mode de tissage par lequel certains au moins des fils de chaîne lient des fils de trame sur plusieurs couches de trame comme par exemple un "tissage interlock". Par "tissage interlock", on entend ici une armure de tissage 3D dont chaque couche de chaîne lie plusieurs couches de trames avec tous les fils de la même colonne de chaîne ayant le même mouvement dans le plan de l'armure.By "three-dimensional weaving" or "3D weaving" is meant here a weaving mode whereby at least some of the warp son bind weft son on several weft layers such as "interlock weaving". By "interlock weaving" is meant here a 3D weave armor each chain layer links several layers of frames with all the son of the same chain column having the same movement in the plane of the armor.

Par "tissage multicouche", on désigne ici un tissage 3D avec plusieurs couches de trame dont l'armure de base de chaque couche est équivalente à une armure de tissu 2D classique, tel qu'une armure de type toile, satin ou sergé, mais avec certains points de l'armure qui lient les couches de trame entre elles.By "multilayer weaving" is meant here a 3D weave with several weft layers whose basic armor of each layer is equivalent to a conventional 2D fabric weave, such as a linen, satin or twill type armor, but with some points of the weave that bind the weft layers between them.

La réalisation de la structure fibreuse par tissage 3D ou multicouche permet d'obtenir une liaison entre les couches, donc d'avoir une bonne tenue mécanique de la structure fibreuse et de la pièce en matériau composite obtenue, en une seule opération textile.The production of the fibrous structure by 3D or multilayer weaving makes it possible to obtain a bond between the layers, and thus to have good mechanical strength of the fibrous structure and of the composite material part obtained, in a single textile operation.

Il peut être avantageux de favoriser l'obtention, après densification, d'un état de surface exempt d'irrégularités importantes, c'est-à-dire un bon état de finition pour éviter ou limiter des opérations de finition par usinage ou pour éviter la formation d'amas de résine dans le cas de composites à matrice résine. A cet effet, dans le cas d'une structure fibreuse ayant une partie interne, ou cœur, et une partie externe, ou peau adjacente à une surface extérieure de la structure fibreuse, la peau est réalisée de préférence par tissage avec une armure de type toile, satin ou sergé afin de limiter les irrégularités de surface, une armure de type satin procurant en outre un aspect de surface lisse.It may be advantageous to promote obtaining, after densification, a surface condition free of major irregularities, that is to say, a good state of completion to avoid or limit finishing operations by machining or to avoid the formation of resin clumps in the case of resin matrix composites. For this purpose, in the case of a fibrous structure having an inner part, or core, and an outer part, or skin adjacent to an outer surface of the fibrous structure, the skin is preferably made by weaving with a type of armor canvas, satin or twill to limit surface irregularities, a satin-like weave providing a smooth surface appearance.

Il est possible aussi de faire varier l'armure de tissage tridimensionnel dans la partie de cœur, par exemple en combinant différentes armures interlock, ou une armure interlock et une armure de tissage multicouches, ou encore différentes armures de tissage multicouches. II est possible encore de faire varier l'armure de tissage en peau le long de la surface extérieure.It is also possible to vary the three-dimensional weave armor in the heart part, for example by combining different interlock weaves, or interlock weave and multilayer weave weave, or different multilayer weave weaves. It is also possible to vary the weave of skin weave along the outer surface.

Un exemple de réalisation d'une structure fibreuse conformément à l'invention est maintenant décrit. Dans cet exemple, le tissage est réalisé sur un métier de type Jacquard.An exemplary embodiment of a fibrous structure according to the invention is now described. In this example, the weaving is performed on a Jacquard type loom.

La figure 1 montre très schématiquement le tissage d'une ébauche fibreuse 100 à partir de laquelle peut être extraite une structure fibreuse 200 (figure 2) permettant d'obtenir, après compactage et mise en forme, une préforme de renfort fibreux d'une aube de moteur aéronautique. L'ébauche fibreuse 100 est obtenue par tissage tridimensionnel, ou tissage 3D, ou par tissage multicouche réalisé de façon connue au moyen d'un métier à tisser de type jacquard sur lequel on a disposé un faisceau de fils de chaînes ou torons 101 en une pluralité de couches, les fils de chaînes étant liés par des couches de trame 102 également disposés en une pluralité de couches, certaines couches de trames comprenant des tresses comme expliqué ci-après en détails. Un exemple détaillé de réalisation d'une préforme fibreuse destinée à former le renfort fibreux d'une aube pour moteur aéronautique à partir d'une ébauche fibreuse tissée 3D est notamment décrit en détail dans les documents US 7 101 154, US 7 241 112 et WO 2010/061140. L'ébauche fibreuse 100 est tissée sous forme d’une bande s'étendant de façon générale dans une direction X correspondant à la direction longitudinale de l'aube à réaliser. Dans l'ébauche fibreuse 100, la structure fibreuse 200 présente une épaisseur variable déterminée en fonction de l'épaisseur longitudinale et du profil de la pale de l'aube à réaliser. Dans sa partie destinée à former une préforme de pied, la structure fibreuse 200 présente une partie de surépaisseur 203 déterminée en fonction de l'épaisseur du pied de l'aube à réaliser. La structure fibreuse 200 se prolonge par une partie d'épaisseur décroissante 204 destinée à former Léchasse de l'aube puis par une partie 205 destinée à former la pale de l'aube. La partie 205 présente dans une direction perpendiculaire à la direction X un profil à épaisseur variable entre son bord 205a destiné à former le bord d'attaque de l'aube et son bord 205b destiné à former le bord de fuite de l'aube à réaliser.FIG. 1 shows very schematically the weaving of a fibrous blank 100 from which a fibrous structure 200 can be extracted (FIG. 2) making it possible, after compacting and shaping, to obtain a fibrous reinforcement preform of a blade aeronautical engine. The fibrous blank 100 is obtained by three-dimensional weaving, or 3D weaving, or by multi-layer weaving made in a known manner by means of a Jacquard weaving loom on which a bundle of strand or strand wires 101 has been arranged. plurality of layers, the warp son being bonded by weft layers 102 also arranged in a plurality of layers, some frame layers including braids as hereinafter explained in detail. A detailed example of embodiment of a fiber preform intended to form the fibrous reinforcement of an aeronautical engine blade from a 3D woven fiber blank is described in detail in documents US 7 101 154, US 7 241 112 and US Pat. WO 2010/061140. The fibrous blank 100 is woven in the form of a strip extending generally in a direction X corresponding to the longitudinal direction of the blade to be produced. In the fibrous blank 100, the fibrous structure 200 has a variable thickness determined according to the longitudinal thickness and the profile of the blade of the blade to be produced. In its part intended to form a foot preform, the fibrous structure 200 has a portion of extra thickness 203 determined according to the thickness of the root of the blade to be produced. The fibrous structure 200 is extended by a portion of decreasing thickness 204 for forming Léchasse dawn and then a portion 205 for forming the blade of the blade. The portion 205 has in a direction perpendicular to the X direction a variable thickness profile between its edge 205a for forming the leading edge of the blade and its edge 205b intended to form the trailing edge of the blade to be realized .

La structure fibreuse 200 est tissée en une seule pièce et doit présenter, après découpe des fils non tissés de l'ébauche 100, la forme et les dimensions quasi-définitives de l'aube (« net shape »). A cet effet, dans les parties de variations d'épaisseur de la structure fibreuse, comme dans la partie d'épaisseur décroissante 204, la diminution d'épaisseur de la préforme est obtenue en retirant progressivement des couches de trame au cours du tissage.The fibrous structure 200 is woven in one piece and must have, after cutting the nonwoven son of the blank 100, the shape and the almost final dimensions of the blade ("net shape"). For this purpose, in the thickness variation portions of the fibrous structure, as in the decreasing thickness portion 204, the decrease in thickness of the preform is achieved by progressively removing weft layers during weaving.

Une fois le tissage de la structure fibreuse 200 dans l'ébauche 100 achevé, on découpe les fils non tissés. On obtient alors la structure fibreuse 200 illustrée sur la figure 2 et tissée en une seule pièce. L'étape suivante consiste à compacter et à mettre en forme la structure fibreuse 200 pour former une préforme fibreuse prête à être densifiée. A cet effet, la structure fibreuse est placée dans un outillage de compactage et de formage 400 (figure 5).Once the weave of the fibrous structure 200 in the finished blank 100 is cut, the nonwoven son are cut. The fibrous structure 200 illustrated in FIG. 2 is then obtained and woven in one piece. The next step is to compact and shape the fibrous structure 200 to form a fiber preform ready to be densified. For this purpose, the fibrous structure is placed in a compacting and forming tool 400 (FIG. 5).

Conformément à la présente invention, la structure fibreuse 200 est placée dans un outillage de maintien en forme et de transport 300. Comme illustré sur la figure 3, l'outillage 300 comprend une première coquille 310 comprenant en son centre une première empreinte 311 correspondant en partie à la forme et aux dimensions de l'aube à réaliser, l'empreinte 311 étant entourée par un premier plan de contact 312. La première coquille 310 comprend en outre un port d'injection 313 destiné à permettre l'injection d'une composition liquide précurseur de matrice dans une préforme fibreuse. L'outillage 300 comprend également une deuxième coquille 320 comprenant en son centre une deuxième empreinte 321 correspondant en partie à la forme et aux dimensions de l'aube à réaliser, la deuxième empreinte 321 étant entourée d'un deuxième plan de contact 322 destiné à coopérer avec le premier plan de contact 312 de la première coquille 310. La deuxième coquille comprend en outre un port d'évacuation destiné à coopérer avec un système de pompage.In accordance with the present invention, the fibrous structure 200 is placed in a shaped holding and conveying tool 300. As illustrated in FIG. 3, the tool 300 comprises a first shell 310 comprising at its center a first cavity 311 corresponding to part of the shape and dimensions of the blade to be produced, the cavity 311 being surrounded by a first contact plane 312. The first shell 310 further comprises an injection port 313 intended to allow the injection of a matrix precursor liquid composition in a fibrous preform. The tool 300 also comprises a second shell 320 comprising in its center a second cavity 321 corresponding in part to the shape and dimensions of the blade to be produced, the second cavity 321 being surrounded by a second contact plane 322 intended to cooperate with the first contact plane 312 of the first shell 310. The second shell further comprises a discharge port for cooperating with a pumping system.

Les première et deuxième coquilles peuvent être notamment réalisées en matériau métallique tel que de l'aluminium par exemple.The first and second shells may in particular be made of metal material such as aluminum for example.

La structure fibreuse 200 est tout d'abord positionnée dans l'empreinte 311 de la première coquille 310, la deuxième coquille 320 étant ensuite posée sur la première coquille 310 afin de fermer l'outillage de maintien en forme et de transport 300. Une fois l'outillage 300 fermé comme illustré sur la figure 4, les première et deuxième coquilles sont dans une position dite « position d'assemblage », c'est-à-dire une position dans laquelle les première et deuxième empreintes 310, 320 sont placées en regard l'une de l'autre tandis que les premier et deuxième plans de contact 312 et 322 sont également en regard l'un de l'autre. Dans cette configuration, les première et deuxième empreintes 310, 320 définissent ensemble un volume interne 301 ayant la forme de l'aube à réaliser et dans lequel est placée la structure fibreuse 200. Dans l'exemple décrit ici, l'empreinte 311 est destinée à former le côté intrados de la préforme fibreuse d'aube tandis que l'empreinte 321 est destinée à former le côté extrados de la préforme d'aube.The fibrous structure 200 is first positioned in the cavity 311 of the first shell 310, the second shell 320 is then placed on the first shell 310 to close the holding and transporting tool 300. Once the tool 300 closed as illustrated in Figure 4, the first and second shells are in a position called "assembly position", that is to say a position in which the first and second impressions 310, 320 are placed facing one another while the first and second contact planes 312 and 322 are also facing each other. In this configuration, the first and second cavities 310, 320 together define an internal volume 301 having the shape of the blade to be produced and in which the fibrous structure 200 is placed. In the example described here, the impression 311 is intended to forming the intrados side of the fibrous blade preform while the impression 321 is intended to form the extrados side of the blade preform.

Sur la figure 5, l'outillage de maintien en forme et de transport 300 avec la structure fibreuse 200 à l'intérieur de celui-ci est placé dans un outillage de compactage et de formage 400. L'outillage 400 comprend une partie inférieure 410 sur laquelle repose la première coquille 310 de l'outillage 300 et une partie supérieure 420 placée sur la deuxième coquille 320 de l'outillage 300.In FIG. 5, the shaped holding and conveying tool 300 with the fibrous structure 200 inside thereof is placed in a compacting and forming tool 400. The tool 400 comprises a lower portion 410 on which rests the first shell 310 of the tool 300 and an upper portion 420 placed on the second shell 320 of the tool 300.

Comme représenté sur la figure 6, l'outillage de compactage et de formage 400 est soumis à l'application d'une pression de compactage PC appliquée par exemple en plaçant l'outil 400 dans une presse (non représentée sur la figure 6). L'application de la pression PC entraîne le rapprochement des première et deuxième coquilles 310 et 320 jusqu'à ce que les premier et deuxième plans de contact 312 et 322 se rejoignent, ce qui permet à la fois de compacter la structure fibreuse 200 selon un taux de compaction déterminé afin d'obtenir un taux de fibres également déterminé et de mettre en forme la structure fibreuse suivant le profil de l'aube à fabriquer. On obtient alors une préforme 500 présentant la forme de l'aube à réaliser.As shown in FIG. 6, the compacting and forming tooling 400 is subjected to the application of a compacting pressure PC applied for example by placing the tool 400 in a press (not shown in FIG. 6). The application of the pressure PC causes the first and second shells 310 and 320 to be brought together until the first and second contact planes 312 and 322 meet, which makes it possible both to compact the fibrous structure 200 according to a compaction rate determined to obtain a fiber rate also determined and shape the fibrous structure according to the profile of the blade to be manufactured. This gives a preform 500 having the shape of the blade to be produced.

La préforme 500 ainsi protégée dans l'outillage de maintien en forme et de transport 300 peut être transportée sans risque de déformation jusqu'à un outillage d'injection, par exemple un outillage de type moulage par transfert (RTM). Sur les figures 7 et 8, l'outillage 300 est placé entre une partie inférieure 610 et une partie supérieure 620 d'un outillage d'injection 600 (figure 7). La partie inférieure 610 et la partie supérieure 620 de l'outillage 600 sont équipées de moyens de chauffage (non représentés sur les figures 7 et 8).The preform 500 thus protected in the shaped holding and transport tooling 300 can be transported without risk of deformation to an injection tool, for example a transfer molding tool (RTM). In Figures 7 and 8, the tool 300 is placed between a lower portion 610 and an upper portion 620 of an injection tool 600 (Figure 7). The lower part 610 and the upper part 620 of the tooling 600 are equipped with heating means (not shown in FIGS. 7 and 8).

Une fois l'outillage 600 fermé, on procède ensuite au moulage de l'aube en imprégnant la préforme 500 avec une résine thermodurcissable que Ton polymérise par traitement thermique (figure 8). On utilise à cet effet le procédé bien connu de moulage par injection ou transfert dit RTM ("Resin Transfert Moulding"). Conformément au procédé RTM, on injecte via le port d'injection 313 de la première coquille 310 une résine 530, par exemple une résine thermodurcissable, dans l'espace interne 301 défini entre les deux empreintes 311 et 321 et occupé par la préforme 500. Le port 323 de la deuxième coquille 320 est relié à un conduit d'évacuation maintenu sous pression (non représentés sur la figure 8). Cette configuration permet l'établissement d'un gradient de pression entre la partie inférieure de la préforme 500 où la résine est injectée et la partie supérieure de la préforme située à proximité du port 323. De cette manière, la résine 530 injectée sensiblement au niveau de la partie inférieure de la préforme va imprégner progressivement l'ensemble de la préforme en circulant dans celle-ci jusqu'au port d'évacuation 323 par lequel le surplus est évacué. Bien entendu, les première et deuxième coquilles 310 et 320 de l'outillage 300 peuvent comprendre respectivement plusieurs ports d'injection et plusieurs ports d'évacuation.Once the tooling 600 is closed, the blade is then molded by impregnating the preform 500 with a thermosetting resin which is polymerized by heat treatment (FIG. 8). For this purpose is used the well known method of injection molding or transfer called RTM ("Resin Transfer Molding"). According to the RTM method, a resin 530, for example a thermosetting resin, is injected via the injection port 313 of the first shell 310 into the internal space 301 defined between the two cavities 311 and 321 and occupied by the preform 500. The port 323 of the second shell 320 is connected to a discharge duct maintained under pressure (not shown in Figure 8). This configuration allows the establishment of a pressure gradient between the lower part of the preform 500 where the resin is injected and the upper part of the preform located near the port 323. In this way, the resin 530 injected at substantially the lower part of the preform will progressively impregnate all of the preform circulating therein to the discharge port 323 through which the surplus is discharged. Of course, the first and second shells 310 and 320 of the tool 300 may respectively comprise a plurality of injection ports and a plurality of discharge ports.

La résine utilisée peut être, par exemple, une résine époxyde de classe de température 180 °C (température maximale supportée sans perte de caractéristiques). Les résines adaptées pour les procédés RTM sont bien connues. Elles présentent de préférence une faible viscosité pour faciliter leur injection dans les fibres. Le choix de la classe de température et/ou la nature chimique de la résine est déterminé en fonction des sollicitations thermomécaniques auxquelles doit être soumise la pièce. Une fois la résine injectée dans tout le renfort, on procède à sa polymérisation par traitement thermique conformément au procédé RTM.The resin used may be, for example, a temperature class epoxy resin 180 ° C (maximum temperature supported without loss of characteristics). Suitable resins for RTM methods are well known. They preferably have a low viscosity to facilitate their injection into the fibers. The choice of the temperature class and / or the chemical nature of the resin is determined according to the thermomechanical stresses to which the piece must be subjected. Once the resin is injected into the entire reinforcement, it is polymerized by heat treatment in accordance with the RTM method.

Après l'injection et la polymérisation, l'aube est démoulée. Elle peut éventuellement subir un cycle de post-cuisson pour améliorer ses caractéristiques thermomécaniques (augmentation de la température de transition vitreuse). Au final, l'aube est détourée pour enlever l'excès de résine et les chanfreins sont usinés. Aucun autre usinage n'est nécessaire puisque, la pièce étant moulée, elle respecte les cotes exigées.After the injection and the polymerization, the dawn is demolded. It can possibly undergo a post-baking cycle to improve its thermomechanical characteristics (increase of the glass transition temperature). In the end, the dawn is cut away to remove the excess resin and the chamfers are machined. No other machining is necessary since, the part being molded, it respects the required dimensions.

Comme illustrée sur la figure 13, on obtient une aube 700 formée d'un renfort fibreux densifié par une matrice. L'outillage de maintien en forme et de transport 300 comprend en outre des moyens de verrouillage en position aptes à maintenir les première et deuxième coquilles 310 et 320 suivant leur position d'assemblage déterminée de manière à permettre la manipulation et le transport dudit outillage sans déplacement relatif entre les deux coquilles assemblées. Ces moyens de verrouillage en position sont mis en place ou ajustés après l'étape de compactage et de formage de la structure fibreuse. La figure 9 illustre un premier exemple de moyens de verrouillage qui correspond à un dispositif de liaison par serrage 800 comprenant deux pattes 810 et 820 respectivement fixées respectivement sur les première et deuxième coquilles 310 et 320 de l'outillage 300, les pattes 810 et 820 comportant respectivement une lumière 811 et un orifice 821 dans lesquels est engagé une vis 840 coopérant avec un écrou 850 et réalisant ainsi une liaison par serrage entre les deux pattes 810 et 820. Le nombre de dispositif de liaison par serrage 800 présents sur l'outillage 300 dépend principalement de la taille de l'outillage. On utilise de préférence au minimum quatre dispositifs de liaison par serrage, avec un dispositif placé sur chaque face latérale de l'outillage 300.As illustrated in FIG. 13, a blade 700 formed of a fiber reinforcement densified by a matrix is obtained. The tool for holding and transporting 300 further comprises locking means in position able to maintain the first and second shells 310 and 320 according to their assembly position determined so as to allow the handling and transport of said tooling without relative displacement between the two assembled shells. These locking means in position are put in place or adjusted after the step of compacting and forming the fibrous structure. FIG. 9 illustrates a first example of locking means which corresponds to a clamping connection device 800 comprising two lugs 810 and 820 respectively fixed respectively to the first and second shells 310 and 320 of the tooling 300, the lugs 810 and 820. respectively comprising a light 811 and an orifice 821 in which is engaged a screw 840 cooperating with a nut 850 and thus making a clamping connection between the two tabs 810 and 820. The number of clamping device 800 present on the tooling 300 depends mainly on the size of the tooling. At least four clamping devices are preferably used, with a device placed on each side face of the tooling 300.

Un autre exemple de moyens de verrouillage en position est illustré à la figure 10 et correspond à un dispositif de fermeture à levier 900 de type sauterelle comprenant un levier 910 fixé sur la coquille 310 et muni d'une boucle articulée 911 et d'une patte d'accrochage 920 fixée sur la coquille 320 et destinée à coopérer avec la boucle 911. Le nombre de dispositifs de fermeture à levier 900 présents sur l'outillage 300 dépend principalement de la taille de l'outillage. On utilise de préférence au minimum quatre dispositifs de fermeture à levier, avec un dispositif placé sur chaque face latérale de l'outillage 300.Another example of locking means in position is illustrated in FIG. 10 and corresponds to a lever-type lever closure device 900 comprising a lever 910 fixed to the shell 310 and provided with an articulated loop 911 and a tab hook 920 fixed on the shell 320 and intended to cooperate with the loop 911. The number of lever closure devices 900 present on the tool 300 depends mainly on the size of the tool. At least four lever closure devices are preferably used, with a device placed on each lateral face of the tooling 300.

Un autre exemple de moyens de verrouillage en position est illustré à la figure 11 et correspond à un dispositif de liaison par serrage 1000 comprenant une vis 1010, la coquille 320 comportant un perçage 1030 permettant le passage de la vis 1010 qui est serrée dans un taraudage 1020 ménagé dans la coquille 310. Le nombre de dispositif de liaison par serrage 100 présents sur l'outillage 300 dépend principalement de la taille de l'outillage. On utilise de préférence au minimum quatre dispositifs de liaison par serrage, avec un dispositif présent au niveau de chaque face de l'outillage 300.Another example of locking means in position is illustrated in Figure 11 and corresponds to a clamping device 1000 comprising a screw 1010, the shell 320 having a bore 1030 for the passage of the screw 1010 which is tightened in a thread 1020 formed in the shell 310. The number of clamping device 100 present on the tool 300 depends mainly on the size of the tool. At least four clamping devices are preferably used, with a device present at each face of the tooling 300.

Tout autre moyen de verrouillage permettant un rapprochement et un verrouillage en position des première et deuxième coquilles 310 et 320 suivant une direction normale au plan des coquilles afin de ne pas déformer la préforme lors de la fermeture de l'outillage 300 peut être utilisé. Par ailleurs, afin de faciliter le transport de l'outillage 300, les première et deuxième coquilles 310 et 320 peuvent être équipées respectivement d'une poignée 314 et d'une poignée 324 comme représentées sur la figure 12. Dans l'exemple décrit ici, chaque coquille comprend une poignée, ce qui permet également de faciliter le transport des coquilles individuellement. Toutefois, l'outillage 300 peut ne comprendre qu'une seule poignée disposée sur l'une ou l'autre des coquilles 310 et 320. L'invention trouve une application dans la fabrication d'aubes de turbomachine, en particulier d'aubes de soufflante du domaine aéronautique. (Any other locking means allowing a combination and locking in position of the first and second shells 310 and 320 in a direction normal to the plane of the shells so as not to deform the preform when closing the tool 300 can be used. Furthermore, in order to facilitate the transport of the tooling 300, the first and second shells 310 and 320 can be respectively equipped with a handle 314 and a handle 324 as shown in FIG. 12. In the example described here each shell includes a handle, which also makes it easy to transport the shells individually. However, the tool 300 may comprise only one handle disposed on one or the other of the shells 310 and 320. The invention finds application in the manufacture of turbomachine blades, in particular blades of fan of the aeronautical field. (

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Outillage de maintien en forme et de transport (300) pour une structure fibreuse (200) ou préforme fibreuse (500) comprenant une première coquille (310) comprenant en son centre une première empreinte (311), la première empreinte étant entourée d'un premier plan de contact (312) et une deuxième coquille (320) comprenant en son centre une deuxième empreinte (321), la deuxième empreinte étant entourée d'un deuxième plan de contact (322) destiné à coopérer avec le premier plan de contact (312), les première et deuxième empreintes (311, 321) définissant ensemble un volume interne (301) ayant la forme d'une pièce à réaliser lorsque les première et deuxième coquilles (310, 320) sont dans une position d'assemblage déterminée, l'outillage comprenant en outre des moyens de verrouillage en position pour maintenir les première et deuxième coquilles (310, 320) dans la position d'assemblage déterminée de manière à permettre la manipulation et le transport dudit outillage sans déplacement relatif entre les deux coquilles assemblées.1. A tool for holding and transporting (300) for a fibrous structure (200) or fibrous preform (500) comprising a first shell (310) comprising at its center a first cavity (311), the first cavity being surrounded by a first contact plane (312) and a second shell (320) comprising at its center a second cavity (321), the second cavity being surrounded by a second contact plane (322) intended to cooperate with the first plane of contact (312), the first and second indentations (311, 321) together defining an internal volume (301) having the shape of a part to be produced when the first and second shells (310, 320) are in an assembly position determined, the tooling further comprising locking means in position for holding the first and second shells (310, 320) in the assembly position determined so as to allow the handling and transport of said out illage without relative displacement between the two assembled shells. 2. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première coquille (310) comprend au moins un port (313) en communication avec le volume interne (301) de l'outillage et en ce que la deuxième coquille (320) comprend au moins un port (323) en communication avec le volume interne (301) de l'outillage.2. Tooling according to claim 1, characterized in that the first shell (310) comprises at least one port (313) in communication with the internal volume (301) of the tool and in that the second shell (320) comprises at least one port (323) in communication with the internal volume (301) of the tool. 3. Outillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première coquille (310) comprend une pluralité de ports en communication avec le volume interne de l'outillage ou en ce que la deuxième coquille (320) comprend une pluralité de ports en communication avec le volume interne de l'outillage.3. Tooling according to claim 1, characterized in that the first shell (310) comprises a plurality of ports in communication with the internal volume of the tool or in that the second shell (320) comprises a plurality of ports in communication with the internal volume of the tooling. 4. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de dispositifs de liaison par serrage (800 ; 1000).4. Tooling according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a plurality of clamping connection devices (800; 1000). 5. Outillage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre dispositifs de liaison par serrage (800 ; 1000), un dispositif de liaison par serrage étant présent sur chaque face latérale de l'outillage.5. Tooling according to claim 4, characterized in that it comprises at least four clamping connection devices (800; 1000), a clamping connection device being present on each lateral face of the tooling. 6. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de dispositifs de fermeture à levier (900).6. Tooling according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a plurality of lever closure devices (900). 7. Outillage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre dispositifs de fermeture à levier (900), un dispositif de fermeture à levier étant présent sur chaque face latérale de l'outillage.7. Tooling according to claim 6, characterized in that it comprises at least four lever closure devices (900), a lever closure device being present on each side face of the tooling. 8. Outillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une des deux coquilles (310) est munie d'une poignée de transport (314).8. Tooling according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one of the two shells (310) is provided with a carrying handle (314). 9. Procédé de fabrication d'une pièce en matériau composite comprenant les étapes suivantes: a) réalisation d'une structure fibreuse (200) par tissage tridimensionnel ou multicouche, b) placement de la structure fibreuse (200) dans un outillage de compactage et de formage (400), c) application d'une pression de compactage (PC) sur la structure fibreuse (200) présente dans l'outillage de compactage et de formage (400) de manière à obtenir une préforme fibreuse (500) de la pièce à fabriquer, d) transport de la préforme fibreuse (500) jusqu'à un outillage d'injection (600), e) placement de la préforme fibreuse (500) dans l'outillage d'injection (600), f) fermeture de l'outillage d'injection (600), g) injection d'une composition liquide (530) comprenant au moins un précurseur d'un matériau de matrice dans la préforme fibreuse (500), h) transformation de la composition liquide en matrice de manière à obtenir une pièce en matériau composite (700) comprenant un renfort fibreux densifié par une matrice, caractérisé en ce que, avant l'étape b), la structure fibreuse (200) est placée dans un outillage de maintien en forme et de transport (300) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 et en ce que la préforme fibreuse (500) obtenue après l'étape c) est maintenue dans ledit outillage de maintien en forme et de transport (300) lors de la réalisation des étapes d) à h).9. A method of manufacturing a composite material part comprising the following steps: a) production of a fibrous structure (200) by three-dimensional or multilayer weaving, b) placement of the fibrous structure (200) in a compaction tool and forming (400), c) applying a compaction pressure (PC) to the fibrous structure (200) present in the compacting and forming tool (400) so as to obtain a fibrous preform (500) of the workpiece, d) transporting the fibrous preform (500) to an injection tool (600), e) placing the fibrous preform (500) in the injection tool (600), f) closing injection tooling (600), g) injecting a liquid composition (530) comprising at least one precursor of a matrix material in the fibrous preform (500), h) converting the liquid composition into a matrix in order to obtain a composite material part (700) comprising a reinforcement f characterized in that, prior to step b), the fibrous structure (200) is placed in a shaped holding and transporting tool (300) according to any one of claims 2 to 6 and in that the fiber preform (500) obtained after step c) is held in said holding and transporting tool (300) when performing steps d) to h). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pièce en matériau composite correspond à une aube de soufflante de moteur aéronautique.10. The method of claim 9, characterized in that the composite material part corresponds to an aeronautical engine fan blade.
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