FR3050681A1 - Tete de pose de fibres et procede pour poser du materiau a base de fibres - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une tête de pose de fibres (10) et un procédé pour poser du matériau à base de fibres (1) quasi sans fin, en vue de fabriquer une pièce composite renforcée de fibres. Une charge électrostatique du matériau à base de fibres en forme de bande, et d'un élément de guidage, est neutralisée à l'aide d'un dispositif de décharge électrostatique (20, 21), et/ou le matériau à base de fibres (1) et un élément de guidage (2) est chargé électrostatiquement à l'aide d'un dispositif de charge électrostatique (22, 23), la charge électrostatique étant effectuée avec la même polarité.
Description
Tête de pose de fibres et procédé pour poser du matériau à base de fibres L’invention concerne une tête de pose de fibres pour poser du matériau à base de fibres quasi sans fin en vue de fabriquer une pièce composite renforcée de fibres. L’invention concerne également une installation de pose de fibres comprenant un robot et la tête de pose de fibres conforme à l’invention. L’invention concerne également un procédé pour poser du matériau à base de fibres quasi sans fin, en vue de fabriquer une pièce composite renforcée de fibres.
La partie constitutive principale des pièces composites renforcées de fibres est un matériau composite renforcé de fibres, qui comprend deux composants constitutifs essentiels ; un matériau à base de fibres et un matériau de matrice. Par durcissement du matériau de matrice avec lequel est infiltré le matériau à base de fibres (on parle également d’imprégnation ou de trempage), il est possible de fabriquer la pièce de construction considérée, le matériau à base de fibres devenant alors partie intégrante du matériau de matrice, le plus souvent une matière plastique thermoplastique ou thermodurcissable.
Comme la forme de la pièce de construction n’est plus modifiable après le durcissement du matériau de matrice, le matériau à base de fibres doit être amené, à l’état non durci du matériau de matrice, à la forme de la pièce de construction correspondante. A cet effet, le matériau à base de fibres est, en règle générale, déposé sur un outillage présentant une surface de mise en forme représentant au moins en partie un négatif de la forme de pièce à réaliser ultérieurement.
Suivant la grandeur de la pièce de construction et la complexité de la géométrie de la pièce, la pose du matériau à base de fibres constitue pour la pièce l’une des étapes les plus coûteuses en temps et les plus délicates techniquement dans le processus de fabrication global. On assiste actuellement à une automatisation croissante de la pose des fibres de pièces de construction de grandes dimensions, en vue d’optimiser le processus de pose des fibres. D’après le document DE 10 2010 015 027, on connaît par exemple une installation de pose de fibres dans laquelle autour d’un outillage est agencé un système de rails sur lequel sont guidés des robots qui comportent, en guise d’effecteur terminal, une tête de pose de fibres permettant de poser de manière automatisée du matériau à base de fibres quasi sans fin sur l’outillage agencé au centre.
Dans les têtes de pose de fibres, le matériau à base de fibres quasi sans fin, qui peut par exemple être constitué par des « rovings » (mèches), est le plus souvent transporté à l’aide de deux rouleaux contra-rotatifs, c’est à dire qui tournent dans des sens mutuellement opposés, transportant dans une direction de transport donnée un matériau à base de fibres guidé entre les deux rouleaux. Notamment dans le cas d’un matériau à base de fibres de verre (par exemple des rovings de fibres de verre), les fibres individuelles ont souvent un caractère cassant, de sorte que de petites parties de fibres font saillie du fil. Si alors le fil passe entre les deux rouleaux contra-rotatifs, il n’est pas rare en pratique, que les parties de fibres en saillie adhèrent au rouleau, et que des parties du matériau à base de fibres s’enroulent autour de l’un des rouleaux. Cet enroulement empêche de poursuivre le processus de pose tout entier, obligeant à interrompre le processus de pose pour éliminer l’enroulement. L’élimination de cet enroulement est souvent très compliquée parce que les rouleaux sont difficilement accessibles et sont le plus souvent agencés de manière très compacte à l’intérieur de la tête de pose de fibres. Il en résulte de longues immobilisations, ce qui réduit nettement la rentabilité de telles installations de pose de fibres, automatisées.
On connaît d’après le document DE 100 12 378 Al un procédé pour faire adhérer des bandes de thermoplastique renforcées de fibres, sur une plateforme d’outillage, la plateforme d’outillage étant chargée avec un potentiel électrique d’une part, et le matériau à base de fibres étant chargé avec un potentiel électrique de polarité opposée d’autre part, ce qui en raison de la force d’attraction électrostatique, fait adhérer le matériau à base de fibres à l’outillage lors de la première pose. Cela est judicieux lorsque le matériau à base de fibres n’amène pas lui-même une adhésivité suffisante et ainsi n’adhère pas de lui-même à la surface d’outillage lisse.
On connaît par ailleurs d’après le document DE 10 2012 017 593 Al une tête de pose et un procédé de pose pour la pose automatisée de flans découpés d’un matériau plat, le matériau plat à base de fibres à poser sur un outillage en vue de la fabrication d’une pièce composite à base de fibres étant fourni sur un matériau support. A l’aide d’un dispositif de décharge électrostatique, le matériau à base de fibres et le matériau support sont tout d’abord déchargés électrostatiquement, pour les préparer ainsi à un processus de charge électrostatique consécutif. Lors de ce processus de charge électrostatique consécutif, le matériau à base de fibres et le matériau support sont chargés électrostatiquement selon des polarités mutuellement opposées, de sorte que le matériau à base de fibres et le matériau support s’attirent mutuellement. Cela est notamment censé permettre le transport et l’acheminement par une tête de pose de fibres, d’un matériau à base de fibres même assez peu adhésif, voire non adhésif, sur un matériau support, sans que le matériau à base de fibres se détache du matériau support.
En conséquence, le but de la présente invention consiste à indiquer une tête de pose de fibres améliorée et un procédé de pose de matériau à base de fibres amélioré, permettant notamment la pose de matériau à base de fibres fragile, comme par exemple du matériau à base de fibres de verre, sans que les parties de fibres cassantes s’enroulent autour des rouleaux de guidage et de transport et provoquent ainsi l’arrêt de l’ensemble du processus.
Ce but est atteint grâce à une tête de de pose de fibres pour poser un matériau à base de fibres quasi sans fin pour la fabrication d’une pièce composite renforcée de fibres, comprenant - un dispositif de fourniture de matériau à base de fibres pour fournir le matériau à base de fibres quasi sans fin, - un dispositif applicateur-presseur pour poser et presser le matériau à base de fibres quasi sans fin sur un outillage, et - un dispositif de transport pour transporter au dispositif applicateur-presseur dans une direction de transport, le matériau à base de fibres fourni par le dispositif de fourniture de matériau à base de fibres, le dispositif de transport présentant au moins un élément de guidage contre lequel est guidé le matériau à base de fibres quasi sans fin, en y étant en contact, lors du transport, caractérisée en ce que la tête de pose de fibres comprend - au moins un dispositif de décharge électrostatique, conçu pour neutraliser une charge électrostatique du matériau à base de fibres avant ledit au moins un élément de guidage en se référant à la direction de transport, et pour neutraliser une charge électrostatique dudit au moins un élément de guidage, et/ou - un dispositif de charge électrostatique, conçu pour charger électrostatiquement le matériau à base de fibres avant ledit au moins un élément de guidage en se référant à la direction de transport, et pour charger électrostatiquement ledit au moins un élément de guidage, la charge électrostatique du matériau à base de fibres et dudit au moins un élément de guidage présentant la même polarité électrique.
Le but recherché est par ailleurs atteint grâce à un procédé pour poser du matériau à base de fibres quasi sans fin pour fabriquer une pièce composite à base de fibres sur un outillage, le matériau à base de fibres quasi sans fin étant, lors de la pose, guidé selon une direction de transport sur un élément de guidage en étant en contact de celui-ci, caractérisé en ce que - au moyen d’un dispositif de décharge électrostatique, on neutralise une charge électrostatique du matériau à base de fibres avant l’élément de guidage en se référant à la direction de transport, et une charge électrostatique de l’élément de guidage, et/ou - au moyen d’un dispositif de charge électrostatique, on charge électrostatiquement le matériau à base de fibres avant l’élément de guidage en se référant à la direction de transport, et l’élément de guidage, la charge électrostatique du matériau à base de fibres et de l’élément de guidage présentant la même polarité électrique.
Conformément à l’invention, il est proposé une tête de pose de fibres destinée à poser un matériau à base de fibres quasi sans fin en vue de fabriquer une pièce composite renforcée de fibres, la tête de pose de fibres étant prévue, de manière connue, pour assurer la mise en oeuvre d’un matériau à base de fibres comme l’une des parties constitutives d’un matériau composite renforcé de fibres. Une telle tête de pose de fibres permet par exemple de poser des matériaux à base de fibres sur un outillage de mise en forme ou de les amener à un tel outillage de mise en forme, pour ainsi conférer au matériau à base de fibres, au moins en partie, la forme ultérieure de la pièce à fabriquer.
Un matériau à base de fibres quasi sans fin est ici un matériau à base de fibres en tant que partie constitutive d’un matériau composite renforcé de fibres pour la fabrication d’une pièce composite renforcée de fibres, qui est fourni à la tête de pose de fibres sous forme de matériau au mètre quasi sans fin, le plus souvent enroulé sur des bobines. Une caractéristique importante d’un tel matériau à base de fibres quasi sans fin, est ici le fait que le rapport de la longueur du matériau à base de fibres à l’épaisseur ou à la largeur du matériau à base de fibres est très grand, et l’on part en principe d’un matériau à base de fibres d’au moins une longueur de 1 m, de préférence de plus de 10 m. La largeur du matériau à base de fibres vaut ici en règle générale, dans le cas de bandes étroites, moins de 10 cm, dans le cas de bandes plus larges également jusqu’à 25 ou 30 cm. Le matériau à base de fibres quasi sans fin peut se présenter sous forme de bande ou sous forme de fil.
Avantageusement il s’agit, concernant le matériau à base de fibres quasi sans fin, de rovings de fibres de verre de plusieurs kilomètres de long, enroulés sur des bobines appropriées. Les rovings de fibres de verre peuvent ici avoir une largeur de quelques millimètres et jusqu’à 1-2 cm. Dans l’industrie sont largement répandues des rovings de 300 tex, et jusqu’à des rovings de 9600 tex. Les rovings de 300 tex présentent par exemple une largeur de seulement 1-2 mm et sont souvent très minces (sous forme de bandelettes ou sous forme de bandes). A l’inverse, les rovings de 9600 tex peuvent avoir une largeur allant jusqu’à 1-2 cm, et être étirés à plat.
Au sens de la présente invention, la dénomination « quasi sans fin » ne signifie pas un matériau sans fin au sens mathématique du terme, mais un matériau quasi sans fin, qui peut être transporté et posé en continu pendant une durée prédéterminée, ceci jusqu’à ce que le magasin de fibres soit vide. La dénomination « quasi sans fin » se rapporte ici à l’ensemble du matériau à base de fibres en soi, sans que cela ne signifie obligatoirement que le matériau à base de fibres possède un fil quasi sans fin ou une fibre quasi sans fin.
La tête de pose de fibres comprend de manière connue, un dispositif de fourniture de matériau à base de fibres pour fournir le matériau à base de fibres, cela pouvant par exemple être réalisé par un magasin de fibres intégré d’une part, ou bien par une cinématique d’alimentation d’autre part, permettant au matériau à base de fibres d’être amené de l’extérieur à la tête de pose de fibres, à partir du magasin de matériau à base de fibres. Dans le cas d’installations de pose de fibres à base de robots, dans lesquelles la tête de pose de fibres trouve plus particulièrement son application, on utilise le plus souvent un magasin de fibres en position fixe, à l’intérieur duquel est stocké le matériau à base de fibres quasi sans fin. Par l’intermédiaire d’un dispositif de guidage, le matériau à base de fibres est alors transporté du magasin de fibres jusqu’à la tête de pose de fibres faisant office d’effecteur terminal.
La tête de pose de fibres comporte de manière connue un dispositif applicateur-presseur pour poser et presser le matériau à base de fibres sur un outillage, un tel dispositif applicateur-presseur pouvant par exemple être un rouleau applicateur-presseur.
Par ailleurs, la tête de pose de fibres comprend un dispositif de transport actif ou passif pour transporter en continu au dispositif applicateur-presseur dans une direction de transport le matériau à base de fibres fourni par le dispositif de fourniture de matériau à base de fibres, pour ainsi être en mesure de transporter le matériau à base de fibres au dispositif applicateur-presseur à l’intérieur de la tête de pose de fibres. S’il s’agit d’un dispositif de transport passif, le dispositif de transport comporte au moins un élément de guidage contre lequel est guidé longitudinalement le matériau à base de fibres, en y étant en contact, lors du transport continu, pour le déplacer ainsi le long d’un trajet de transport prédéterminé. Dans le cas d’un dispositif de transport actif, il est en plus prévu un élément d’avance destiné à appliquer une force d’avance sur le matériau à base de fibres en vue de son transport actif dans la direction de transport. Dans ce mode de réalisation, l’élément de guidage peut alors par exemple être une telle unité d’avance, ce qui peut par exemple être réalisé à l’aide de deux rouleaux contra-rotatifs, entre lesquels passe le matériau à base de fibres. Une unité d’avance est ici toujours également un élément de guidage.
Conformément à l’invention, la tête de pose de fibres ou le dispositif de transport comporte un dispositif de décharge électrostatique et/ou un dispositif de charge électrostatique. S’il est prévu un dispositif de décharge électrostatique, celui-ci est agencé et prévu à l’intérieur de la tête de pose de fibres ou du dispositif de transport, de manière à pouvoir neutraliser une charge électrostatique du matériau à base de fibres avant l’un au moins des éléments de guidage en se référant à la direction de transport, ainsi qu’une charge électrostatique dudit au moins un élément de guidage. Le dispositif de décharge électrostatique permet ainsi de neutraliser en même temps, aussi bien une charge électrostatique du matériau à base de fibres, qu’une charge électrostatique de l’élément de guidage, en permettant ainsi d’empêcher une adhérence réciproque des deux éléments en raison d’une charge électrostatique, ce qui permet d’empêcher l’enroulement de parties de fibres cassantes autour des éléments de guidage réalisés sous forme de rouleaux.
Il a été constaté que pendant le processus de transport et le déplacement continu du matériau à base de fibres, il était possible, un dispositif de décharge électrostatique permettait de décharger simultanément en termes d’électrostatique, aussi bien le matériau à base de fibres que l’élément de guidage, pour ainsi neutraliser une charge électrostatique, et permettre ainsi d’éviter l’effet négatif d’adhérence du matériau à base de fibres guidé longitudinalement contre l’élément de guidage en y étant en contact.
Un tel dispositif de décharge électrostatique peut par exemple être réalisé par une ionisation de l’air environnant.
Au le sens de la présente invention, une « neutralisation » désigne le fait de réduire les effets négatifs engendrés par la charge électrostatique, voire de les rendre totalement inactifs. La « neutralisation » signifie notamment que la charge électrostatique va être réduite, voire totalement éliminée.
Par ailleurs, on peut conformément à l’invention prévoir un dispositif de charge électrostatique, qui peut être prévu en variante ou en supplément du dispositif de décharge électrostatique. Si le dispositif de charge électrostatique est prévu en supplément du dispositif de décharge électrostatique dans la tête de pose de fibres, le dispositif de charge électrostatique se rapporte à un autre élément de guidage que celui qui interagit avec le dispositif de décharge électrostatique.
Le dispositif de charge électrostatique est ici conçu pour charger électrostatiquement le matériau à base de fibres sous forme de bande avant ledit au moins un élément de guidage, ainsi que pour, en même temps. charger électrostatiquement ledit au moins un élément de guidage, la charge électrostatique s’effectuant de façon telle que la polarité électrique aussi bien de la charge électrostatique du matériau à base de fibres, que celle dudit au moins un élément de guidage, soit la même.
Ladite même polarité électrique permet d’obtenir que le matériau à base de fibres et l’élément de guidage se repoussent mutuellement, ce qui permet là encore d’éliminer l’effet négatif de l’enroulement engendré par le caractère cassant des fibres. Il a été constaté que grâce à la répulsion du matériau à base de fibres relativement à l’élément de guidage en raison de la charge électrostatique de même polarité, des parties de fibres cassantes en saillie, ne s’enroulaient pas autour d’un rouleau faisant office d’élément de guidage. Les forces de répulsion réciproque ne sont toutefois pas telles que le matériau à base de fibres ne soit plus guidé longitudinalement contre l’élément de guidage en y étant en contact, parce que la force d’application contre l’élément de guidage résultant de la force de traction, est toujours supérieure aux forces de répulsion provenant de la charge électrostatique.
Concernant la même polarité électrique de la charge électrostatique, il faut ici comprendre que le matériau à base de fibres et l’élément de guidage sont chargés en commun de façon soit électriquement positive soit électriquement négative.
Il a été constaté que le problème principal est constitué par les contacts de roulement entre les éléments de guidage se présentant sous forme de rouleaux, le plus souvent réalisés sous forme de rouleau flexible en caoutchouc et d’un rouleau conjugué rigide. Le matériau est alors transporté grâce à l’entraînement de l’un des deux rouleaux, ce qui amplifie le problème de la charge électrostatique.
Le problème de la charge électrostatique est encore amplifié par le fait que les rouleaux d’avance entraînés activement tournent le plus souvent plus vite que n’est transporté le matériau à base de fibres, ce qui produit entre le rouleau d’avance et le matériau à base de fibres une friction favorisant le phénomène de charge électrostatique.
La présente invention permet ainsi la pose automatisée, outre de fibres de carbone, également de fibres de verre en partie cassantes, sans que les effets négatifs relatifs au caractère cassant des fibres se répercutent négativement sur la rentabilité de l’installation. La présente technologie permet notamment de poser de manière automatisée des rovings de fibres de verre non traités selon un processus de placement de fibres (« Fiber placement process »). La tête de pose de fibres conforme à l’invention permet en outre également la pose automatisée de nappes de fibres, de mats de fibres ainsi que de tissus de fibres, notamment des nappes de fibres de verre, des mats de fibres de verre et des tissus de fibres de verre.
Dans un mode de réalisation, le dispositif applicateur-presseur est formé par au moins un élément de guidage du dispositif de transport, de sorte que le dispositif de décharge électrostatique ou le dispositif de charge électrostatique se rapportent directement au dispositif applicateur-presseur, par exemple un rouleau applicateur-presseur, et au matériau à base de fibres transporté en continu, correspondant. S’il s’agit d’un dispositif de charge électrostatique on peut obtenir un autre effet en chargeant électrostatiquement l’outillage, notamment la surface de mise en forme de l’outillage, avec une polarité opposée à celle du matériau à base de fibres et du dispositif applicateur-presseur, ce qui améliore une adhérence des matériaux à base de fibres à poser sur l’outillage.
En variante à cela, il est toutefois également possible de concevoir le dispositif de décharge électrostatique pour neutraliser une charge électrostatique du dispositif applicateur-presseur distinct dudit au moins un élément de guidage, de sorte qu’outre une décharge électrostatique du matériau à base de fibres et de l’élément de guidage, le dispositif applicateur-presseur subit lui aussi, séparément, une décharge électrostatique. Cela permet d’éliminer des charges électrostatiques du rouleau applicateur-presseur, qui peuvent se répercuter négativement sur le processus de pose.
Il est ici avantageux de neutraliser électrostatiquement non seulement l’élément de guidage et le matériau à base de fibres avant l’élément de guidage, et le dispositif applicateur-presseur, mais également une charge électrostatique du matériau à base de fibres avant le dispositif applicateur-presseur en se référant à la direction de transport, mais après l’élément de guidage, qui est également neutralisé électrostatiquement, de sorte que le dispositif de décharge électrostatique assure en au moins deux endroits du trajet de transport, une neutralisation de la charge électrostatique du matériau à base de fibres et de l’élément de guidage/dispositif applicateur-presseur. Ceci permet d’éliminer également, avant le dispositif applicateur-presseur, une charge électrostatique résultant de la friction apparaissant lors du transport du matériau à base de fibres dans la tête de pose de fibres, entre l’élément de guidage neutralisé d’une part, et le dispositif applicateur-presseur d’autre part, pour éviter ainsi dans une large mesure des charges électrostatiques dans l’ensemble du processus de transport.
Avantageusement, le dispositif de décharge électrostatique est ici conçu de manière à neutraliser électrostatiquement chaque élément de guidage et le matériau à base de fibres correspondant avant l’élément de guidage respectif, y compris le dispositif applicateur-presseur et le matériau à base de fibres au-devant de celui-ci. S’il est prévu un dispositif de charge électrostatique, celui-ci peut être conçu de manière à charger électrostatiquement le dispositif applicateur-presseur distinct dudit au moins un élément de guidage, et pour en même temps également charger électrostatiquement le matériau à base de fibres avant le dispositif applicateur-presseur, mais après ledit au moins un élément de guidage, la charge électrostatique du matériau à base de fibres sous forme de bande et du dispositif applicateur-presseur étant de même polarité. Ce mode de réalisation fournit son avantage décisif lorsque la surface de mise en forme de l’outillage, sur laquelle est posé le matériau à base de fibres sous forme de bande, est chargée avec une polarité opposée, de sorte que le matériau à base de fibres soit d’une part repoussé du dispositif applicateur-presseur, et d’autre part attiré par la surface de mise en forme de l’outillage. D’après un autre mode de réalisation avantageux, il est prévu au moins deux éléments de guidage, à savoir un premier élément de guidage et au moins un deuxième élément de guidage, l’un des éléments de guidage pouvant également être le dispositif applicateur-presseur. Le dispositif de décharge électrostatique est alors orienté vers le premier élément de guidage, pour neutraliser une charge électrostatique du premier élément de guidage et du matériau à base de fibres avant le premier élément de guidage, ce qui permet de neutraliser une charge électrostatique de manière correspondante dans la suite du processus.
Le dispositif de charge électrostatique est orienté vers le deuxième élément de guidage et la zone de fibres située au-devant, de manière à charger électrostatiquement avec la même polarité le deuxième élément de guidage et le matériau à base de fibres avant le deuxième élément de guidage.
On peut ainsi par exemple envisager que le premier élément de guidage, en se référant à la direction de transport, soit situé avant le deuxième élément de guidage dans le trajet de transport, de préférence au début du trajet de transport à l’intérieur de la tête de pose de fibres, de façon à commencer par neutraliser une charge électrostatique correspondante et l’inhiber ainsi pour la suite du processus. Le deuxième élément de guidage peut ici être le dispositif applicateur-presseur que l’on charge alors électrostatiquement en commun avec le matériau à base de fibres avec la même polarité, la surface de l’outillage étant chargée avec une polarité opposée, ce qui permet d’assurer d’une part une répulsion du matériau à base de fibres à l’égard du dispositif applicateur-presseur, et d’autre part une adhérence du matériau à base de fibres sur la surface de l’outillage.
Grâce à cela, une charge électrostatique est neutralisée dans l’ensemble du dispositif de transport, jusqu’à ce que le matériau à base de fibres parvienne au dispositif applicateur-presseur et y soit chargé électrostatiquement de façon appropriée.
Avantageusement, le dispositif applicateur-presseur est un rouleau applicateur-presseur ou un cylindre applicateur-presseur, et est monté de manière rotative appropriée. Les éléments de guidage peuvent également être réalisés sous forme de rouleau ou de cylindre, avantageusement sous la forme d’une paire de rouleaux de guidage constituée d’au moins deux rouleaux ou cylindres contra-rotatifs, entre lesquels on fait passer le matériau à base de fibres.
Entre le dispositif applicateur-presseur et l’un des éléments de guidage est avantageusement agencé un dispositif de coupe pour sectionner le matériau à base de fibres quasi sans fin, de sorte à pouvoir poser plusieurs rubans en forme de bande adjacents sur la surface de l’outillage. L’invention concerne par ailleurs une installation de pose de fibres destinée à poser un matériau à base de fibres quasi sans fin sur un outillage, comprenant un automate de mouvements, par exemple un robot, à une extrémité de la chaîne cinématique duquel est agencée, en guise d’effecteur terminal, une tête de pose de fibres du type décrit précédemment. A la tête de pose de fibres est fourni, à l’aide d’un dispositif de guidage, un matériau à base de fibres quasi sans fin, qui est en réserve dans un magasin de fibres, ceci pendant le mouvement de déplacement du robot. L’installation de pose de fibres peut ici être configurée de manière telle, qu’à l’aide du dispositif de charge électrostatique, la surface de mise en forme de l’outillage soit chargée électrostatiquement, avec une polarité électrique opposée à la charge électrostatique à l’intérieur de la tête de pose de fibres.
Le but recherché est par ailleurs également atteint grâce au procédé conforme à l’invention, pour poser du matériau à base de fibres quasi sans fin sur un outillage, en vue de fabriquer une pièce composite renforcée de fibres, le matériau à base de fibres quasi sans fin étant guidé, lors de la pose, à l’intérieur d’un dispositif de transport, sur un élément de guidage en étant en contact de celui-ci. Au moyen d’un dispositif de décharge électrostatique, on neutralise une charge électrostatique du matériau à base de fibres avant l’élément de guidage en se référant à la direction de transport d’une part, et une charge électrostatique de l’élément de guidage lui-même d’autre part, pour ainsi éviter que le matériau à base de fibres adhère à l’élément de guidage.
En variante ou en supplément, au moyen d’un dispositif de charge électrostatique, on charge électrostatiquement le matériau à base de fibres avant l’élément de guidage en se référant à la direction de transport, et l’élément de guidage lui-même, la charge électrostatique du matériau à base de fibres et de l’élément de guidage présentant la même polarité électrique. Grâce à cela, les deux éléments se repoussent mutuellement, ce qui permet également d’éviter que le matériau à base de fibres adhère sur l’élément de guidage. L’invention va être explicitée plus en détail, à titre d’exemple, en se référant aux figures annexées. Celles-ci montrent :
Figure 1 représentation d’une zone problématique à l’intérieur d’une tête de pose de fibres avec un matériau à base de fibres cassant ;
Figure 2 représentation schématique d’un détail d’une tête de pose de fibres comprenant un dispositif de décharge électrostatique ; Figure 3 exemple de réalisation de la figure 2, comprenant en outre, un dispositif de charge électrostatique.
La figure 1 montre une zone problématique à l’intérieur d’une tête de pose de fibres lors du transport d’un matériau à base de fibres 1, longitudinalement dans la direction de transport Rf, contre un élément de guidage 2 réalisé sous forme de rouleau ou de cylindre 3, en étant en contact avec celui-ci. En raison du guidage par contact du matériau à base de fibres 1 sur le rouleau 3, le matériau à base de fibres est dévié et, le cas échéant, transporté dans la direction de transport Rf par un entraînement (non représenté), c’est-à-dire sollicité par une force de transport correspondante.
En raison du contact du matériau à base de fibres 1 avec le rouleau 3, il apparaît une friction entre le matériau à base de fibres 1 et le rouleau 3, ce qui peut conduire à la production d’une charge électrostatique aussi bien sur le matériau à base de fibres que sur le rouleau 3. Il en résulte une séparation de charges, ce qui confère au matériau à base de fibres 1 une charge de polarité opposée à la charge du rouleau 3. Cette charge de polarité opposée du matériau à base de fibres 1 (par exemple électriquement positive) et du rouleau 3 (par exemple électriquement négative), a pour effet que le matériau à base de fibres 1 est attiré contre le rouleau 3, c’est-à-dire qu’une force est exercée du matériau à base de fibres 1 en direction du rouleau 3.
Si concernant le matériau à base de fibres 1, il s’agit par exemple d’un matériau à base de fibres très cassant, qui présente de petites défectuosités, cela peut conduire à ce que ces petites parties de fibres 1a fassent saillie du plan du matériau à base de fibres 1, ou puissent être déplacées hors de ce plan. Si on fait passer une telle zone avec une partie de fibres la en saillie sur un rouleau 3 de charge électrostatique de polarité opposée, il peut arriver que la force d’attraction électrostatique Féiectrostatique excède la force Fintnnsèque, qui en raison de la tension intrinsèque du matériau a tendance à presser la partie de fibres en direction du matériau à base de fibres. Il en résulte que la partie de fibres 1a est attirée contre le rouleau 3 et, lors de la poursuite du transport, s’enroule autour de celui-ci, de sorte que des parties de l’ensemble du matériau à base de fibres quasi sans fin s’enroulent sur le rouleau 3. La conséquence en est un arrêt de l’ensemble du processus de pose.
La figure 2 montre schématiquement un détail d’une tête de pose de fibres 10 à laquelle est amené un matériau à base de fibres 1 quasi sans fin. Le matériau à base de fibres 1 est ici guidé longitudinalement jusqu’à un premier élément de guidage 11 en étant en contact avec celui-ci, le premier élément de guidage 11 étant une paire de rouleaux formée de deux rouleaux contra-rotatifs entre lesquels est guidé le matériau à base de fibres 1. Ce premier élément de guidage 11 peut ici être entraîné activement, ce qui produit un transport du matériau à base de fibres dans la direction de transport Rp. Cela est judicieux par exemple lorsque, comme le montre la figure 2, il est prévu à la suite, en se référant à la direction de transport Rf, un dispositif de coupe 13, conçu pour sectionner le matériau à base de fibres 1. Après le sectionnement du matériau à base de fibres 1, par exemple à la fin d’une bande à poser, une unité d’avancement formée par l’élément de guidage 11 permet de reprendre le transport du matériau à base de fibres 1. 11 est par ailleurs prévu en guise de deuxième élément de guidage 12, un rouleau applicateur-presseur 14, auquel est également guidé longitudinalement le matériau à base de fibres 1 en y étant en contact. A l’aide du rouleau applicateur-presseur 14, le matériau à base de fibres est alors pressé sur l’outillage 15, pour l’y poser en vue de la réalisation d’une préforme.
Conformément à l’invention, la tête de pose de fibres présente dans l’exemple de réalisation de la figure 2, un dispositif de décharge électrostatique 20 à l’aide duquel on neutralise une charge électrostatique du matériau à base de fibres 1 avant le premier élément de guidage 11, et une charge électrostatique du premier élément de guidage 11 lui-même, pour éviter ainsi que le matériau à base de fibres 1 adhère aux rouleaux du premier élément de guidage 11. A l’aide de la décharge électrostatique du matériau à base de fibres d’une part et de l’élément de guidage d’autre part, on empêche ou tout au moins on réduit une séparation de charges résultant du guidage longitudinal du matériau à base de fibres 1 contre le premier élément de guidage 11 en étant en contact avec ce dernier, ce qui évite l’apparition d’une charge électrostatique, qui conduirait au fait que le matériau à base de fibres, notamment des parties de fibres individuelles saillantes, soient attirées contre les rouleaux de l’élément de guidage 11 et s’ enroulent sur ceux-ci.
En référence à la figure 1, cela signifie que la force Féiectrostatique est inférieure à la force de tension intrinsèque Fintrinsèque ou est totalement éliminée, de sorte que les parties de fibres 1a en saillie ne peuvent plus s’enrouler autour du rouleau.
En supplément à l’exemple de réalisation de la figure 2, il est envisageable de prévoir un autre dispositif de décharge électrostatique 21, neutralisant une charge électrostatique du rouleau applicateur-presseur 14, pour pouvoir ici également éviter les problèmes dus à la charge électrostatique lors de la pose des fibres.
Le processus connaît l’une de ses étapes les plus critiques lorsque le dispositif de coupe 13 sectionne le matériau à base de fibres avant le rouleau applicateur-presseur, pour séparer par exemple ainsi la tête de pose de fibres du matériau à base de fibres déjà posé, et permettre ainsi une nouvelle orientation de la tête de pose de fibres au niveau d’une nouvelle position de pose. La paire de rouleaux formée des deux rouleaux du premier élément de guidage 11 doit alors à nouveau transporter ou acheminer le matériau à base de fibres 1, à l’encontre de la tension de traction, jusqu’au rouleau applicateur-presseur 14, pour que le matériau à base de fibres puisse à nouveau être posé dans les nouvelles positions. Entre les rouleaux du premier élément de guidage 11 apparaît alors une friction non négligeable, qui conduit alors à l’apparition d’une charge électrostatique.
La figure 3 montre une forme particulière de l’exemple de réalisation de la figure 2, où il n’est pas prévu d’autre dispositif de décharge électrostatique 21, mais où est prévu, au niveau du rouleau applicateur-presseur 14, un dispositif de charge électrostatique 22 permettant de charger électrostatiquement avec une même polarité aussi bien le matériau à base de fibres 1 d’une part, que le rouleau applicateur-presseur 14 d’autre part.
Dans l’exemple de réalisation de la figure 3, aussi bien le matériau à base de fibres 1, que le rouleau applicateur-presseur 14, sont chargés électriquement de manière positive. En conséquence, le matériau à base de fibres est repoussé par le rouleau applicateur-presseur 14, ce qui empêche également que des parties de fibres s’enroulent autour du rouleau applicateur-presseur 14.
En référence à la figure 1, cela signifie concrètement qu’en plus de la force intrinsèque de tension Fintnnsèque, une force Féiectrostatique agit dans la même direction, de sorte que la force totale en direction du rouleau applicateur-presseur 14 est amplifiée et que le risque d’enroulement est augmenté.
Dans l’exemple de réalisation de la figure 3, il est par ailleurs prévu un dispositif de charge électrostatique 23, agencé dans ou sur l’outillage 15, et configuré pour charger électrostatiquement l’outillage 15 ou sa surface de mise en forme 16. La charge électrostatique de la surface de mise en forme de l’outillage est ici produite avec une polarité opposée à la charge électrostatique du matériau à base de fibres et du rouleau applicateur-presseur 14 produite par le dispositif de charge électrostatique 22, de sorte qu’en plus de la répulsion du matériau à base de fibres à l’égard du rouleau applicateur-presseur 14, on obtient également une attraction ou une adhérence du matériau à base de fibres 1 par ou sur la surface de mise en forme 16 de l’outillage de mise en forme 15. Dans l’exemple de réalisation de la figure 3, le dispositif de charge électrostatique 22 confère au matériau à base de fibres et au rouleau applicateur-presseur 14, une charge électrostatique électriquement positive, tandis que le dispositif de charge électrostatique 23 confère à l’outillage ou à la surface de mise en forme de l’outillage, une charge électrostatique électriquement négative.
Nomenclature des repères : 1 - matériau à base de fibres 1a - partie de fibre 2 - élément de guidage 3 - rouleau 10 - tête de pose de fibres 11 - premier élément de guidage 12 - deuxième élément de guidage 13 - dispositif de coupe 14 - rouleau applicateur-presseur 14 15 -outillage 16 - surface de mise en forme de l’outillage 20 - dispositif de décharge électrostatique 21 - deuxième dispositif de décharge électrostatique 22 - dispositif de charge électrostatique 23 - deuxième dispositif de charge électrostatique
Claims (11)
- Revendications :1. Tête de pose de fibres (10) pour poser un matériau à base de fibres (1) quasi sans fin pour la fabrication d’une pièce composite renforcée de fibres, comprenant - un dispositif de fourniture de matériau à base de fibres pour fournir le matériau à base de fibres (1) quasi sans fin, - un dispositif applicateur-presseur pour poser et presser le matériau à base de fibres (1) quasi sans fin sur un outillage, et - un dispositif de transport pour transporter au dispositif applicateur-presseur dans une direction de transport, le matériau à base de fibres (1) fourni par le dispositif de fourniture de matériau à base de fibres , le dispositif de transport présentant au moins un élément de guidage (2) contre lequel est guidé le matériau à base de fibres (1) quasi sans fin, en y étant en contact, lors du transport, caractérisée en ce que la tête de pose de fibres (10) comprend - au moins un dispositif de décharge électrostatique (20), conçu pour neutraliser une charge électrostatique du matériau à base de fibres (1) avant ledit au moins un élément de guidage en se référant à la direction de transport, et pour neutraliser une charge électrostatique dudit au moins un élément de guidage (2), et/ou - un dispositif de charge électrostatique (22), conçu pour charger électrostatiquement le matériau à base de fibres (1) avant ledit au moins un élément de guidage en se référant à la direction de transport, et pour charger électrostatiquement ledit au moins un élément de guidage (2), la charge électrostatique du matériau à base de fibres (1) et dudit au moins un élément de guidage (2) présentant la même polarité électrique.
- 2. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif applicateur-presseur est formé par ledit au moins un élément de guidage (2) du dispositif de transport.
- 3. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de décharge électrostatique (20) est conçu pour neutraliser une charge électrostatique du dispositif applicateur-presseur différent dudit au moins un élément de guidage (2).
- 4. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de décharge électrostatique (20) est conçu pour neutraliser une charge électrostatique du matériau à base de fibres (1) dans un secteur avant le dispositif applicateur-presseur en se référant à la direction de transport, mais après ledit au moins un élément de guidage (2).
- 5. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de charge électrostatique (22) est conçu pour charger électrostatiquement le dispositif applicateur-presseur distinct du au moins un élément de guidage (2), et le matériau à base de fibres (1) dans un secteur avant le dispositif applicateur-presseur en se référant à la direction de transport, mais après ledit au moins un élément de guidage (2), la charge électrostatique du matériau à base de fibres (1) et du dispositif applicateur-presseur présentant la même polarité électrique.
- 6. Tête de pose de fibres (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de transport comprend un premier élément de guidage (11) et au moins un deuxième élément de guidage (12), tête de pose de fibres dans laquelle - le dispositif de décharge électrostatique (20) est conçu pour neutraliser une charge électrostatique du premier élément de guidage (11) et du matériau à base de fibres (1) avant le premier élément de guidage (11) en se référant à la direction de transport, et - le dispositif de charge électrostatique (22) est conçu pour charger électrostatiquement, avec la même polarité électrique, le deuxième élément de guidage (12) et le matériau à base de fibres (1) avant le deuxième élément de guidage (12) en se référant à la direction de transport.
- 7. Tête de pose de fibres (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif applicateur-presseur est un rouleau applicateur-presseur (14), un ou plusieurs éléments de guidage (12) sont chacun un rouleau de guidage, et/ou un ou plusieurs éléments de guidage (2) sont chacun une paire de rouleaux de guidage.
- 8. Tête de pose de fibres (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’entre le dispositif applicateur-presseur et un élément de guidage (2) est agencé un dispositif de coupe (13) pour sectionner le matériau à base de fibres (1) quasi sans fin.
- 9. Installation de pose de fibres destinée à poser automatiquement un matériau à base de fibres (1) quasi sans fin sur un outillage (15), comprenant un automate de mouvements, à une extrémité de la chaîne cinématique duquel est agencée, en guise d’effecteur terminal, une tête de pose de fibres (10) selon l’une des revendications précédentes, un magasin de matériau à base de fibres pour fournir le matériau à base de fibres (1) quasi sans fin, et un outillage (15).
- 10. Installation de pose de fibres selon la revendication 9, caractérisée en ce que l’outillage (15) comprend un dispositif de charge électrostatique (22), qui est conçu pour charger électrostatiquement la surface de mise en forme de l’outillage.
- 11. Procédé pour poser du matériau à base de fibres (1) quasi sans fin sur un outillage (15) en vue de fabriquer une pièce composite renforcée de fibres, le matériau à base de fibres (1) quasi sans fin étant, lors de la pose, guidé selon une direction de transport sur un élément de guidage (2) en étant en contact de celui-ci, caractérisé en ce que - au moyen d’un dispositif de décharge électrostatique (20), on neutralise une charge électrostatique du matériau à base de fibres (1) avant l’élément de guidage (2) en se référant à la direction de transport, et une charge électrostatique de l’élément de guidage (2), et/ou - au moyen d’un dispositif de charge électrostatique (22), on charge électrostatiquement le matériau à base de fibres (1) avant l’élément de guidage (2) en se référant à la direction de transport, et l’élément de guidage (2), la charge électrostatique du matériau à base de fibres (1) et de l’élément de guidage (2) présentant la même polarité électrique.
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