FR3050682A1 - PROCESS FOR PRODUCING THE SELF-ARRAYING COMPOSITE STRUCTURE, IMPLEMENTATION EQUIPMENT AND CORRESPONDING MONOBLOCK PIECE - Google Patents
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Abstract
L'invention vise à réaliser, en une seule opération, une structure de stratifié auto-raidie et sensiblement dépourvue de porosité afin de former des pièces complexes, de grandes dimensions et pouvant intégrer des fonctions multiples de rigidification. Pour ce faire, il est proposé d'utiliser un drainage naturel multiple de la résine dans chaque zone élémentaire d'un maillage de la configuration de peau élaboré à partir d'une estimation de la perméabilité. Selon une forme de réalisation, un équipement de mise en œuvre du procédé de réalisation d'une structure auto-raidie selon l'invention comporte une contre-forme (9) dans laquelle sont découpés des canaux d'injection de résine (4). La contre-forme (9) repose sur des zones élémentaires d'infusion (2, 20a, 20b) de maillage qui intègrent des raidisseurs (Ra, Rb) associés à la peau (1) et est recouverte de manière étanche par une vessie souple (10) de mise sous vide. Les canaux d'injection (4) et des fentes de liaison (4f) sont découpés dans la contreforme (9) au droit de lignes médianes (5, 5a, 5b) des zones élémentaires (2, 20a, 20b). Des interfaces de renforcement (8a, 8b) définissent les frontières entre les zones élémentaires (2, 20a, 20b).The invention aims to achieve, in a single operation, a self-stiffened laminate structure and substantially free of porosity to form complex parts, large and can integrate multiple stiffening functions. To do this, it is proposed to use a multiple natural drainage of the resin in each elemental area of a mesh of the skin configuration developed from an estimate of the permeability. According to one embodiment, equipment for implementing the method for producing a self-stiffening structure according to the invention comprises a counter-form (9) in which resin injection channels (4) are cut. The counter-form (9) rests on elementary infusion zones (2, 20a, 20b) which incorporate stiffeners (Ra, Rb) associated with the skin (1) and is covered in a sealed manner by a flexible bladder (10) evacuation. The injection channels (4) and connecting slots (4f) are cut in the counterfoil (9) in line with the median lines (5, 5a, 5b) of the elementary zones (2, 20a, 20b). Reinforcement interfaces (8a, 8b) define the boundaries between the elementary zones (2, 20a, 20b).
Description
PROCÉDÉ DE RÉALISATION DE STRUCTURE COMPOSITE AUTO-RAIDIE, ÉQUIPEMENT DE MISE EN ŒUVRE ET PIÈCE MONOBLOC CORRESPONDANTEMETHOD FOR MAKING SELF-ARRAY COMPOSITE STRUCTURE, IMPLEMENTATION EQUIPMENT AND CORRESPONDING MONOBLOCK PART
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
[0001] L’invention se rapporte à un procédé de réalisation d’une structure auto-raidie en matériau composite, à un équipement pour la mise en oeuvre d’un tel procédé, ainsi qu’à une pièce monobloc formée à partir d’une telle structure.The invention relates to a method of producing a self-stiffening structure of composite material, to an equipment for implementing such a method, and to a monobloc part formed from such a structure.
[0002] Une structure composite auto-raidie est en général composée d’une structure stratifiée de base comportant une ou plusieurs peaux en matériau composite associés à des raidisseurs pleins ou creux, également en matériau composite, et s’étendant transversalement, radialement et/ou circulairement en fonction de la forme globale de la pièce.[0002] A self-stiffened composite structure is generally composed of a basic laminated structure comprising one or more composite material skins associated with solid or hollow stiffeners, also of composite material, and extending transversely, radially and / or or circularly depending on the overall shape of the piece.
[0003] De telles structures auto-raidies sont destinées à constituer des pièces composites directement utilisées ou constituant des moules / outillages de fabrication de pièces, principalement pour l’industrie aéronautique (fuselages monoblocs, carénages de mât de réacteur, panneaux de voilure, planchers d’aéronefs, etc.), l’industrie spatiale (antennes réflectrices), ou encore les télécommunications (antennes d’émission/réception au sol), l’énergie renouvelable (pales d’éolienne), le ferroviaire, l’automobile ou le bâtiment.Such self-stiffening structures are intended to constitute directly used composite parts or constituting molds / tooling parts, mainly for the aviation industry (monoblock fuselages, reactor mast fairings, wing panels, floors). aircraft industry, etc.), the space industry (reflector antennas), or telecommunications (ground-based transmit / receive antennas), renewable energy (wind turbine blades), rail, automobile or building.
[0004] Chaque peau de la structure stratifiée se compose de fibres imprégnées d’une résine thermodurcissable, classiquement une résine époxy, formant un liant assurant la cohésion de la peau et transmettant les efforts. Les fibres utilisées sont en général des fibres de carbone ou de verre, ou encore des fibres aramides ou céramiques en fonction des caractéristiques recherchées: hautes propriétés mécaniques (fibres de carbone élaborées à partir de fibres acryliques et fibres aramides renforcées par des hybridations type verre-keviar® ou carbone-keviar®), rapport performance / coût (fibres de verre) ou résistance aux hautes températures, par exemple jusqu’à environ 2000°C (fibres céramiques).Each skin of the laminated structure consists of fibers impregnated with a thermosetting resin, typically an epoxy resin, forming a binder ensuring the cohesion of the skin and transmitting the forces. The fibers used are generally carbon or glass fibers, or aramid or ceramic fibers depending on the desired characteristics: high mechanical properties (carbon fibers made from acrylic fibers and aramid fibers reinforced by glass-type hybridizations). keviar® or carbon-keviar®), performance / cost ratio (glass fiber) or resistance to high temperatures, for example up to about 2000 ° C (ceramic fibers).
[0005] La peau présente une texture composite stratifiée par drapage, c’est-à-dire par superposition ou empilement de nappes successives, appelées également plis, de fibres imprégnées de résine. Les empilements de nappes sont uni- ou bidirectionnels c’est-à-dire, dans ce cas, orientés selon des directions différentiées d’une couche à l’autre et récurrentes afin d’obtenir les propriétés de résistance mécanique visées (traction, compression, cisaillement, etc.).The skin has a composite texture laminated by draping, that is to say by superposition or stack of successive layers, also called folds, resin impregnated fibers. The stacks of plies are uni- or bidirectional, that is to say, in this case, oriented in directions differentiated from one layer to another and recurrent in order to obtain the desired mechanical strength properties (traction, compression , shear, etc.).
[0006] Les structures stratifiées destinées à subir des torsions ou des flexions sont plus particulièrement construites sur un modèle de type « sandwich ». Ce modèle se compose de deux peaux composites stratifiées reliées par collage à une âme centrale à l’aide d’une résine compatible. L’âme est un matériau composite se présentant sous forme de « nid d’abeilles », d’ondulations ou de mousse, afin de résister aux contraintes de cisaillement hors plan.Laminated structures intended to undergo twists or flexions are more particularly built on a model of the "sandwich" type. This model consists of two laminated composite skins bonded by bonding to a central core using a compatible resin. The core is a composite material in the form of "honeycomb", corrugations or foam to resist off-plane shear stresses.
[0007] Il existe également des textures multidirectionnelles réalisées à partir de tissages volumiques de type 2D à 4D ou plus, avec un nombre correspondant de directions de fibres ou un piquage dans une direction supplémentaire, ou selon des tissages cylindriques ou conique pour réaliser des pièces présentant ces formes. De telles structures massives sont destinées plus particulièrement à l’industrie aéronautique (tuyères, réservoirs, etc.).There are also multidirectional textures made from voluminal weaves of type 2D to 4D or more, with a corresponding number of directions of fibers or stitching in an additional direction, or according to cylindrical or conical weavings for making parts presenting these forms. Such massive structures are intended more particularly for the aeronautical industry (nozzles, tanks, etc.).
[0008] De manière générale, les structures composites auto-raidies sont réalisées par drapage par pré-imprégnation ou par imprégnation en voie liquide d’une résine non durcie. La ou les peaux de la structure stratifiée sont ainsi formées selon une configuration prédéterminée présentant par exemple des raidisseurs, à mettre l’ensemble sous vide puis à polymériser la résine à l’aide d’un agent de réticulation par un traitement thermique dans un four, en général un four autoclave.In general, the self-stiffened composite structures are made by draping by pre-impregnation or liquid impregnation of an uncured resin. The skins or skins of the laminated structure are thus formed in a predetermined configuration having, for example, stiffeners, to put the assembly under vacuum and then to polymerize the resin using a crosslinking agent by a heat treatment in an oven , usually an autoclave oven.
[0009] Ce traitement permet de réaliser une compaction des textures stratifiées des nappes avec un durcissement simultané de la résine, ce qui garantit un collage des raidisseurs et de la texture stratifiée avec un faible taux de porosité et donc une bonne santé matière (c’est-à-dire une minimisation des défauts et des retassures, une bonne orientation des fibres et un taux de résine adapté aux caractéristiques mécaniques recherchées).This treatment makes it possible to compaction of the stratified textures of the plies with simultaneous hardening of the resin, which guarantees a bonding of the stiffeners and the laminated texture with a low porosity rate and therefore a good material health (c '). that is to say a minimization of defects and shrinkage, a good orientation of the fibers and a resin ratio adapted to the desired mechanical characteristics).
ÉTAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
[0010] Cependant, le passage en four autoclave est une étape qui génère un goulot d’étranglement dans le cycle industriel avec une durée d’immobilisation importante, des conditions de mise en place délicates lorsque le drapage est manuel ou l’impossibilité de réaliser des pièces de forme complexe pouvant intégrer des fonctions multiples avec des machines de nappage automatique, un taux de main d’œuvre élevé pour draper les nappes pré-imprégnées ou pour remédier aux erreurs de manipulation que peut provoquer le nappage automatique, et une durée de vie limitée des tissus pré-imprégnés qui rend difficile la gestion des stocks.However, the passage in the autoclave oven is a step that generates a bottleneck in the industrial cycle with a significant downtime, delicate implementation conditions when draping is manual or the impossibility of achieving complex shaped parts that can integrate multiple functions with automatic topping machines, a high labor rate to drape the pre-impregnated sheets or to remedy handling errors that can cause automatic topping, and a duration of limited life of pre-impregnated fabrics that makes inventory management difficult.
[0011] Pour améliorer ces aspects en s’affranchissant du passage en four autoclave, il est connu d’utiliser une technologie d’injection par voie liquide sous vide - dite par infusion - qui fait intervenir des équipements drainants, de type crépine, filet, plaque ou grille, permettant de conduire et de distribuer la résine entre et dans des mèches de fibres. La réticulation de la résine peut être accélérée par un traitement thermique ou par rayonnement ultérieur, après mise en conformation de la structure à réaliser, en particulier par l’ajout de nervures de renfort. Une telle technologie est par exemple décrite dans les documents de brevet US 2011315824, US 2015099834 ou US 2015102535.To improve these aspects by avoiding the passage in autoclave oven, it is known to use a liquid injection technology vacuum - so-called infusion - which involves draining equipment, strainer type, net , plate or grid, for driving and distributing the resin between and in fiber locks. The crosslinking of the resin can be accelerated by a heat treatment or by subsequent radiation, after shaping of the structure to be produced, in particular by the addition of reinforcing ribs. Such a technology is for example described in US patent document 2011315824, US 2015099834 or US 2015102535.
[0012] Le principe de la technologie par infusion est illustré en figure 1 par une vue en coupe schématique d’une peau stratifiée 1 (dit « le stratifié ») de fibres de carbone. Le stratifié 1 repos sur un support de moule Ml et intègre, en surface, une grille drainante 11 (dit « le drainant »). Une vessie 10 ferme hermétiquement le stratifié 1 sur le support Ml et le vide est généré par une pompe (non représentée) à travers un conduit 12 en liaison avec la vessie 10. La résine thermodurcissable 6 - en général une résine époxy (alternativement polyester ou vinyle ester) - est injectée sur le stratifié 1 via une vanne d’entrée 13, en général à partir d’une gaine spiralée d’alimentation (non représentée).The principle of the infusion technology is illustrated in Figure 1 by a schematic sectional view of a laminated skin 1 (called "the laminate") of carbon fibers. The laminate 1 resting on a mold support Ml and integrates, on the surface, a draining grid 11 (called "draining"). A bladder 10 hermetically seals the laminate 1 on the support M1 and the vacuum is generated by a pump (not shown) through a conduit 12 in connection with the bladder 10. The thermosetting resin 6 - generally an epoxy resin (alternatively polyester or vinyl ester) is injected onto the laminate 1 via an inlet valve 13, generally from a spiral feed sheath (not shown).
[0013] La résine 6 pénètre dans le stratifié 1 avec des fronts Fl et F2 d’imprégnation dans les directions longitudinale Dl et transverse Dt. Les fronts d’imprégnation Fl et F2 ont des profils différents dans le drainant 11 et dans le stratifié 1: dans le drainant 11, le front d’imprégnation Fl est constant et se déplace dans la direction longitudinale Dl avec une vitesse constante et relativement élevée (flèche V1), alors que dans le stratifié 1 le front d’imprégnation F2 présente une pente inclinée en se déplaçant avec une vitesse sensiblement plus faible et linéairement variable. En effet, la résine 6 pénètre dans la direction transverse Dj du stratifié 1 avec un retard qui s’accumule du fait de la forte densité en fibres 7 qui induit une faible perméabilité transverse. Et plus la perméabilité du drainant 11 est élevée plus le front d’imprégnation F2 est incliné.The resin 6 penetrates into the laminate 1 with impregnation edges F1 and F2 in the longitudinal directions D1 and transverse Dt. The impregnation fronts F1 and F2 have different profiles in the draining line 11 and in the laminate 1 : in the drain 11, the impregnation front F1 is constant and moves in the longitudinal direction D1 with a constant and relatively high speed (arrow V1), whereas in the laminate 1 the impregnation front F2 has an inclined slope moving with a significantly lower speed and linearly variable. Indeed, the resin 6 penetrates in the transverse direction Dj of the laminate 1 with a delay which accumulates due to the high density of fibers 7 which induces a low transverse permeability. And the higher the permeability of the drainant 11 is higher the impregnation front F2 is inclined.
[0014] Dans ces conditions, des porosités intra-fibres apparaissent dans le début d’imprégnation du stratifié 1 proche du drainant 11 car la vitesse d’imprégnation est alors trop élevée et la résine 6 n’a pas le temps nécessaire à la pénétration au cœur des fibres de carbone 7 qui sont, en général, de type multi-filament (les filaments formant des mèches). Inversement, plus profondément dans la direction transverse Dt du stratifié 1, la faible vitesse de pénétration induit la formation de porosités inter-fibres dans des zones qui se vident avec l’infiltration de résine 6 dans les mèches voisines, l’alimentation étant alors insuffisante pour remplir le stratifié 1 en profondeur.Under these conditions, intra-fiber porosities appear in the impregnating start of the laminate 1 close to the drainant 11 because the impregnation speed is then too high and the resin 6 does not have the time necessary for penetration at the heart of the carbon fibers 7 which are, in general, of the multi-filament type (the filaments forming wicks). Conversely, more deeply in the transverse direction Dt of the laminate 1, the low penetration rate induces the formation of inter-fiber porosities in areas which empty with the infiltration of resin 6 in the neighboring locks, the feed then being insufficient. to fill the laminate 1 in depth.
[0015] Finalement l’imprégnation de la résine 6 dans le stratifié 1 n’est réalisée correctement, sans générer de porosité tout en favorisant une bonne santé matière, que dans une fine portion centrale du stratifié 1. Outre une rétention d’eau, ces stratifiés posent donc des problèmes de contrôle de santé matière, ce qui complique la maintenance en phase opérationnelle pendant la durée de vie du produit. De plus, les structures drainantes sont peu compatibles avec l’intégration de fonctions de rigidification et de forme complexe et ne permettent pas de garantir la géométrie des formes lors de la mise sous vide.Finally, the impregnation of the resin 6 in the laminate 1 is performed correctly, without generating porosity while promoting a healthy material, only in a thin central portion of the laminate 1. In addition to water retention, these laminates therefore pose material health control problems, which complicates maintenance in the operational phase during the life of the product. Moreover, the draining structures are not very compatible with the integration of stiffening and complex shape functions and do not make it possible to guarantee the geometry of the shapes during the evacuation.
EXPOSÉ DE L’INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
[0016] L’invention vise précisément à réaliser, en une seule opération, une structure de renfort stratifié auto-raidie afin de former des pièces de configuration complexe, de grandes dimensions indépendamment de l’épaisseur, et pouvant intégrer des fonctions multiples de rigidification - ce qui supprime les phases d’assemblage par rivetage-, à partir d’une structure sensiblement dépourvue de porosité, tout en produisant un très faible taux de déchets et d’effluents. Pour ce faire, l’invention n’utilise pas de support de drainage mais un drainage naturel multiple, propre au drapage des fibres, par un découpage en zones élémentaires d’infusion de résine selon un maillage de la configuration élaboré en fonction d’une estimation de la perméabilité des nappes du stratifié. Une infusion de la résine est alors mise en oeuvre simultanément dans toutes les zones élémentaires de ce maillage, ce qui permet d’optimiser la vitesse d’imprégnation de la résine dans le renfort.The invention aims precisely to achieve, in a single operation, a self-stiffening laminated reinforcement structure to form complex configuration parts, large dimensions regardless of the thickness, and can integrate multiple stiffening functions - This eliminates the phases of assembly by riveting-, from a structure substantially devoid of porosity, while producing a very low rate of waste and effluents. To do this, the invention does not use a drainage support but a multiple natural drainage, specific to the draping of the fibers, by cutting into elementary zones of resin infusion according to a mesh of the configuration developed according to a estimation of the permeability of the layers of the laminate. An infusion of the resin is then implemented simultaneously in all the elementary zones of this mesh, which makes it possible to optimize the rate of impregnation of the resin in the reinforcement.
[0017] A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation d’une structure auto-raidie en matériau composite par voie liquide, comportant une étape de formation d’une configuration déterminée d’une peau associée à des raidisseurs disposés sur la peau, la peau et les raidisseurs se composant d’un stratifié de nappes de fibres superposées selon des directions préétablies; une étape d’estimation des perméabilités du stratifié selon trois axes dans des secteurs du stratifié de différentes épaisseurs, de différentes orientations des nappes de fibres et de limites formées par des interfaces de rigidification des différents raidisseurs ; une étape de maillage de cette configuration en zones élémentaires d’infusion découpées, en proportion des estimations de perméabilité du stratifié, selon des largeurs élémentaires sensiblement égales dans les secteurs de peau sans raidisseur et des largeurs sensiblement supérieures dans les secteurs de rigidification, selon des épaisseurs sensiblement égales à celle du secteur correspondant, ainsi que selon des longueurs et des orientations par segmentation adaptée à ladite configuration; une étape de positionnement de canaux d’injection de résine dans chaque zone élémentaire, les canaux et les zones élémentaires étant recouverts de manière étanche sur toute l’étendue ladite configuration; une étape de conditionnement en pression et d’injection de résine en proportion des dimensions et de la perméabilité des zones élémentaires dans des entrées d’injection en liaison avec lesdits canaux; puis, après l’imprégnation de résine dans les nappes de fibres, une étape de cuisson de la résine suivie d’une étape de retrait des canaux après rétablissement de la pression atmosphérique.For this purpose, the present invention relates to a method for producing a self-stiffening structure of composite material by a liquid route, comprising a step of forming a determined configuration of a skin associated with stiffeners arranged on the skin, the skin and the stiffeners consisting of a laminate of layers of fibers superimposed according to pre-established directions; a step of estimating the permeabilities of the laminate along three axes in sectors of the laminate of different thicknesses, different orientations of the layers of fibers and limits formed by stiffening interfaces of the different stiffeners; a step of meshing this configuration into cut elementary infusion zones, in proportion to the permeability estimates of the laminate, according to substantially equal element widths in the skin sectors without stiffener and substantially greater widths in the stiffening sectors, according to thicknesses substantially equal to that of the corresponding sector, as well as in lengths and orientations by segmentation adapted to said configuration; a step of positioning resin injection channels in each elementary zone, the channels and the elementary zones being covered in a sealed manner throughout said configuration; a step of pressure conditioning and resin injection in proportion to the dimensions and the permeability of the elementary zones in injection ports in connection with said channels; then, after the impregnation of resin in the fiber sheets, a step of baking the resin followed by a step of removing the channels after atmospheric pressure has been restored.
[0018] Dans ces conditions, pour une même durée, la distance parcourue par la résine dans chaque canal est en moyenne 100 à 1000 fois supérieure à celle parcourue par la résine dans le stratifié. L’invention permet donc d’imprégner, pendant une même durée, des surfaces de stratifié de dimension bien plus importante que celles imprégnées avec les méthodes traditionnelles. De plus, l’absence de moyen drainant et de gaine spiralée d’alimentation en résine permet de réduire sensiblement les déchets ainsi que les pertes de résine dans ces équipements.Under these conditions, for the same duration, the distance traveled by the resin in each channel is on average 100 to 1000 times greater than that traveled by the resin in the laminate. The invention thus makes it possible to impregnate, for the same duration, laminate surfaces of a much larger size than those impregnated with traditional methods. In addition, the lack of draining means and spiral resin feed sheath significantly reduces the waste and the loss of resin in this equipment.
[0019] Selon des modes de mise en oeuvre préférés: - les étapes d’estimation des perméabilités et de maillage de la configuration en zones élémentaires d’infusion sont conduites à partir de mesures du suivi d’imprégnation de résine dans les secteurs selon trois axes; - les étapes d’estimation des perméabilités trois axes et de maillage de la configuration en zones élémentaires d’infusion sont mises en oeuvre par modélisation de la configuration et par simulation, en particulier aux conditions limites d’entrée - sortie, des injections de résine dans les entrées de résine et d’un suivi d’imprégnation de résine; - les trajets des canaux sont segmentés avec une répartition équilibrée des canaux selon des directions principales de la configuration, un regroupement des entrées d’injection de résine selon les quantités de résine à injecter et une limitation des trajets des canaux en longueur ; - les entrées d’injection sont alignées à une extrémité de canaux primaires formant un premier segment de leur trajet; - les canaux présentent une section en évolution croissante à partir des entrées d’injection de résine, cette évolution permettant de compenser les pertes de charge de résine dans les canaux; - chaque nappe de fibres est composée de préformes élémentaires estampées automatiquement sous presse, afin que la structure présente une excellente santé matière malgré l’absence de compaction pendant la phase de cuisson; - les raidisseurs sont préalablement formés selon une configuration prédéterminée, en particulier par pré-imprégnation de résine en poudre et précuisson; - les zones élémentaires forment un réseau d’imprégnation qui est répété séquentiellement pour alimenter un stratifié qui présente une conformation répétitive; - les moyens de mise en condition de pression sont des moyens de mise sous vide ou des moyens qui exercent une mise sous pression de la configuration, lors de l’étape d’injection de la résine.According to preferred embodiments: the steps for estimating the permeabilities and the mesh size of the configuration in elementary zones of infusion are carried out on the basis of measurements of the resin impregnation monitoring in the sectors according to three axes; the steps for estimating the three-axis permeabilities and for meshing the configuration in elementary infusion zones are implemented by modeling the configuration and by simulation, in particular at the input-output boundary conditions, of the resin injections in resin entrances and resin impregnation monitoring; the channel paths are segmented with a balanced distribution of the channels according to main directions of the configuration, a grouping of the resin injection entries according to the quantities of resin to be injected and a limitation of the length of the channel paths; the injection inlets are aligned at one end of primary channels forming a first segment of their path; the channels have a section in increasing evolution from the resin injection inlets, this evolution making it possible to compensate for the resin charge losses in the channels; each sheet of fibers is composed of elementary preforms stamped automatically in press so that the structure exhibits excellent material health despite the absence of compaction during the cooking phase; the stiffeners are previously formed according to a predetermined configuration, in particular by pre-impregnation of resin powder and precooking; the elementary zones form an impregnation network which is repeated sequentially to supply a laminate which has a repetitive conformation; - The pressure setting means are vacuum means or means that exert a pressurization of the configuration, during the step of injecting the resin.
[0020] L’invention se rapporte également à un équipement de mise en oeuvre du procédé de réalisation d’une structure auto-raidie en matériau composite à partir d’un stratifié, tel que défini ci-dessus. Un tel équipement comporte une contre-forme dans laquelle sont découpés les canaux d’injection de résine en liaison avec des entrées d’injection des canaux en résine, la contre-forme étant recouverte d’une enveloppe étanche de mise sous condition de pression et la configuration de peau sur laquelle repose la contre-forme est en appui sur un support de moule.The invention also relates to equipment for implementing the method of producing a self-stiffening structure of composite material from a laminate, as defined above. Such equipment comprises a counter-form in which are cut the resin injection channels in connection with the injection inlets of the resin channels, the counter-form being covered with a pressure-tight sealing envelope and the skin configuration on which the counterform is resting is supported on a mold support.
[0021] Selon des modes de réalisation préférés : - l’enveloppe est constituée d’une vessie souple comportant des moyens de fermeture étanche au support de moule pour réaliser une mise sous vide, la vessie comportant une sortie connectée à des moyens de mise sous vide; - la sortie de mise sous vide est située, dans le cas d’une configuration de type rectangulaire ou multi-rectangulaire, à l’opposé des entrées d’alimentation en résine alignées dans une gaine d’alimentation, et situé de manière centralisée dans le cas d’une configuration de type circulaire; - l’enveloppe est constituée d’un moule de pression en liaison avec le moule support pour exercer une pression déterminée sur la configuration; - les canaux sont reliés à une face supérieure de la contre-forme par un orifice de liaison par lequel la résine est guidée à partir des entrées d’injection.According to preferred embodiments: the envelope consists of a flexible bladder comprising means for sealing the mold support to achieve a vacuum, the bladder having an output connected to means for putting under empty; the vacuum outlet is located, in the case of a rectangular or multi-rectangular type configuration, opposite the resin supply inlets aligned in a supply duct, and located centrally in the case of a circular configuration; - The envelope consists of a pressure mold in connection with the support mold to exert a determined pressure on the configuration; the channels are connected to an upper face of the counter-form by a connection orifice through which the resin is guided from the injection inlets.
[0022] L’invention se rapporte aussi à une pièce monobloc formée à partir d’une structure réalisée par le procédé selon l’invention à l’aide de l’équipement défini ci-dessus. Cette pièce peut présenter, au moins partiellement, une surface de peau de courbure variable et est caractérisée par des dimensions pouvant atteindre une centaine de mètres avec des raidisseurs séparés d’une distance adaptée à la configuration à imprégner, en particulier entre 50 et 500 mm, voire plus.The invention also relates to a one-piece piece formed from a structure made by the method according to the invention with the aid of the equipment defined above. This piece may have, at least partially, a skin surface of variable curvature and is characterized by dimensions of up to a hundred meters with stiffeners separated by a distance adapted to the configuration to be impregnated, in particular between 50 and 500 mm , see more.
PRÉSENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF FIGURES
[0023] D’autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue en coupe schématique d’une peau stratifiée de fibres de carbone lors de son imprégnation par une résine via une crépine drainante (déjà commentée); - les figures 2a et 2b, deux vues supérieures d’exemples de configurations de peau rectangulaire et circulaire découpées en bandes élémentaires d’infusion selon un maillage adapté, avec positionnement des canaux et des entrées d’injection de résine; - les figures 3a et 3b, des vues supérieure et latérale d’une zone élémentaire d’infusion de peau de surface plane lors de son imprégnation par une résine, mettant en évidence les fronts d’imprégnation à partir d’un canal central d’alimentation en résine; - les figures 4a à 4c, des vues en coupe d’une zone élémentaire d’infusion de raidisseurs de type « oméga », de type « en U » et de type « plein » reposant sur une peau de surface plane; - les figures 5a et 5b, des vues en coupe de portions de contre-forme intégrant, respectivement, un canal d’alimentation d’une zone élémentaire d’infusion d’une peau plane, et des canaux d’alimentation de zones élémentaires d’infusion d’un raidisseur « en U » et d’un raidisseur « oméga » séparées par une bande élémentaire d’infusion de peau plane; - la figure 6, une vue en perspective d’une antenne terrestre auto-raidie selon le procédé de l’invention, et - la figure 7, une vue en perspective d’un panneau auto-raidi de fuselage d’avion selon le procédé de l’invention.Other data, characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following nonlimited description, with reference to the appended figures which represent, respectively: FIG. 1, a schematic sectional view of a stratified skin of carbon fibers during its impregnation with a resin via a draining strainer (already commented); FIGS. 2a and 2b, two upper views of examples of rectangular and circular skin configurations cut into elementary infusion strips in a suitable mesh, with positioning of the channels and resin injection inlets; FIGS. 3a and 3b, upper and lateral views of an elementary zone of infusion of flat surface skin during its impregnation with a resin, highlighting the impregnation fronts from a central channel of resin supply; FIGS. 4a to 4c, cross-sectional views of an elementary infusion zone of "omega" type, "U" type and "solid" type stiffeners resting on a plane surface skin; FIGS. 5a and 5b, sectional views of counter-shaped portions integrating, respectively, a feed channel of an elementary infusion zone of a flat skin, and feed channels of elementary zones of infusion of a "U" stiffener and an "omega" stiffener separated by an elementary flat skin infusion band; FIG. 6, a perspective view of a self-stiffening terrestrial antenna according to the method of the invention, and FIG. 7, a perspective view of a self-stiffened aircraft fuselage panel according to the method. of the invention.
[0024] Sur les figures, des éléments identiques ou analogues sont repérés par un même signe de référence qui renvoie au(x) passage(s) qui décrive(nt) un tel élément. Les qualificatifs « supérieur » et « inférieur » se réfèrent à la position relative d’éléments par rapport à la structure de base à laquelle ces éléments se rapportent. Les adjectifs « longitudinal », « latéral » et « transverse » se rapportent respectivement à une direction principale selon une dimension principale d’un élément, à une direction perpendiculaire à cette direction principale dans un plan principal de la structure de peau, et à une direction perpendiculaire à cette direction principale dans un plan perpendiculaire au plan principal de la structure de peau.In the figures, identical or similar elements are identified by a same reference sign which refers to (x) passage (s) which describes (s) such an element. The qualifiers "upper" and "lower" refer to the relative position of elements in relation to the basic structure to which these elements relate. The adjectives "longitudinal", "lateral" and "transverse" refer respectively to a principal direction along a principal dimension of an element, to a direction perpendicular to that principal direction in a principal plane of the skin structure, and to a direction perpendicular to this principal direction in a plane perpendicular to the main plane of the skin structure.
DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION
[0025] En référence à la vue supérieure de la figure 2a, une configuration de peau stratifiée 1’ présente une face supérieure plane formant globalement un rectangle « R ». Une telle configuration peut être par exemple appliquée aux fuselages d’avion. Le rectangle « R » est ici prolongé, sur un côté C1, par une avancée A1 accolée à une autre A2 plus étendue pour s’adapter à un découpage particulier. La configuration de peau 1’ est découpée en zones élémentaires d’infusion, ici des bandes élémentaires 2 s’étendant à partir d’une gaine d’alimentation en résine 3, via des canaux d’injection 4. Avantageusement, pour réaliser une imprégnation de résine quasiment simultanée sur toute la configuration, la gaine 3 s’étend linéairement et est agencée sur un côté C2 du rectangle « R » adjacent au côté C1.Referring to the upper view of Figure 2a, a laminated skin configuration 1 'has a planar upper face generally forming a rectangle "R". Such a configuration can be for example applied to aircraft fuselages. The rectangle "R" is here extended, on a C1 side, by a forward A1 contiguous to another A2 extended to fit a particular cut. The skin configuration 1 'is cut into elementary infusion zones, here elementary strips 2 extending from a resin supply sheath 3, via injection channels 4. Advantageously, to carry out an impregnation With nearly simultaneous resin throughout the configuration, the sheath 3 extends linearly and is arranged on a side C2 of the rectangle "R" adjacent to the side C1.
[0026] Dans cet exemple simplifié, la configuration T présente une épaisseur sensiblement constante et des nappes de fibres réparties de manière uniforme selon une densité en fibres sensiblement identique dans toute l’étendue de la configuration 1’, la perméabilité du stratifié est constante dans chacune des trois directions de base (encore appelé « perméabilité trois axes »), la direction D1 selon la gaine d’alimentation 3, la direction D2 perpendiculairement à cette gaine dans le plan du rectangle « R » et selon l’épaisseur constante de la peau 1 (direction Dj sur la figure 1), ou encore selon les directions Dl, De, Dj (cf. figure 3a).In this simplified example, the configuration T has a substantially constant thickness and fiber sheets uniformly distributed in a fiber density substantially the same throughout the configuration 1 ', the permeability of the laminate is constant in each of the three basic directions (also called "three-axis permeability"), the direction D1 according to the supply sheath 3, the direction D2 perpendicular to this sheath in the plane of the rectangle "R" and according to the constant thickness of the skin 1 (direction Dj in Figure 1), or in the directions Dl, De, Dj (see Figure 3a).
[0027] La constance des perméabilités peut être vérifiée par des mesures test d’imprégnation de résine dans différents secteurs de la configuration 1’ ou par modélisation de cette configuration 1’ couplée à une simulation d’injection et d’imprégnation de résine dans ces différents secteurs de la partie rectangulaire « R » ou des avancées A1 et A2 de cette configuration. Une telle méthode de modélisation/simulation est conduite dans une unité numérique pilotée par un traitement de données. Cette méthode permet de fournir des informations sur les dimensions et répartitions des zones élémentaires d’infusion, sur la position des entrées d’injection de résine ainsi que sur les quantités de résine à prévoir.The constancy of the permeabilities can be verified by resin impregnation test measurements in different sectors of the configuration 1 'or by modeling this configuration 1' coupled to a simulation of injection and impregnation of resin in these different sectors of the rectangular part "R" or advances A1 and A2 of this configuration. Such a modeling / simulation method is conducted in a digital unit driven by data processing. This method makes it possible to provide information on the dimensions and distributions of the elementary infusion zones, on the position of the resin injection inlets as well as on the quantities of resin to be provided.
[0028] Dans l’exemple, l’uniformité des nappes de fibres, la constance de l’épaisseur de la peau et l’absence de raidisseur permet d’illustrer le procédé dans une version simplifiée. Plus généralement, les perméabilités sont élaborées selon les trois axes dans les différents secteurs, que ce soit par des mesures test ou par modélisation/simulation, à partir des données d’entrée de constitution et d’orientation des nappes de fibres, des épaisseurs de peau, et des caractéristiques géométriques et constitutives des raidisseurs, en particulier des caractéristiques de leurs interfaces de rigidification.In the example, the uniformity of the layers of fibers, the constancy of the thickness of the skin and the absence of stiffener makes it possible to illustrate the process in a simplified version. More generally, the permeabilities are elaborated according to the three axes in the different sectors, whether by test measurements or by modeling / simulation, from the input data of constitution and orientation of the layers of fibers, the thicknesses of skin, and the geometric and constituent characteristics of the stiffeners, in particular the characteristics of their stiffening interfaces.
[0029] Des bandes élémentaires primaires 21 s’étendent parallèlement à partir des entrées d’injection de résine 30 formées dans la gaine d’alimentation 3. D’autres bandes élémentaires secondaires 22 et tertiaires 23 sont découpées dans les avancées Al et A2 ainsi que dans le rectangle « R », en s’étendant perpendiculairement aux bandes élémentaires respectivement primaires 21 et secondaires 22. Toutes les bandes élémentaires 2 ont, dans cet exemple, des largeurs 2i sensiblement identiques.Primary elementary strips 21 extend parallel from the resin injection inlets 30 formed in the supply sheath 3. Other secondary elementary bands 22 and tertiary 23 are cut in the advanced Al and A2 as well. only in the rectangle "R", extending perpendicularly to the elementary or primary elementary strips 21 and secondary 22. All the elementary strips 2 have, in this example, widths 2i substantially identical.
[0030] Des canaux d’injection primaires 41 sont positionnés sur les lignes médianes 51 des bandes élémentaires d’infusion primaires 21, les canaux 41 se prolongeant, le cas échéant, par connexion aux canaux secondaires 42 puis tertiaires 43 positionnés respectivement le long de lignes médianes secondaires 52 et tertiaires 53 des bandes élémentaires secondaires 22 et tertiaires 23 (les lignes médianes 51 à 53 apparaissant en traits pointillés fléchés). Plus particuliérement, le canal primaire 41a de la bande élémentaire primaire 21a, jouxtant les bandes secondaires 22, se prolonge par les canaux secondaires 42 des avancées Al et A2, l’un de ces canaux secondaires 42a se prolongeant le long des lignes médianes tertiaires 53 par les canaux tertiaires 43. De plus, un autre canal primaire 41b de la bande élémentaire primaire 21b se prolonge par connexion aux canaux secondaires 42b d’autres bandes élémentaires secondaires 22 débouchant sur le côté C3 opposé au côté Cl du rectangle « R ».Primary injection channels 41 are positioned on the central lines 51 primary elementary infusion strips 21, the channels 41 extending, if necessary, by connection to the secondary channels 42 and tertiary 43 positioned respectively along the secondary median lines 52 and tertiary 53 of secondary elementary bands 22 and tertiary 23 (the median lines 51 to 53 appearing in dashed arrowed lines). More particularly, the primary channel 41a of the primary elementary band 21a, adjacent the secondary bands 22, is extended by the secondary channels 42 of the Al and A2 advances, one of these secondary channels 42a extending along the tertiary midlines 53 by tertiary channels 43. In addition, another primary channel 41b of the primary elementary band 21b is extended by connection to the secondary channels 42b of other secondary elementary bands 22 opening on the side C3 opposite the C1 side of the rectangle "R".
[0031] Les prolongements successifs 42a puis 43 et 42b des canaux primaires 41a et 41b forment, le long des médianes 51 à 53 correspondantes, des trajets présentant des segments linéaires successivement perpendiculaires. Ceci résulte de la forme pluri-rectangulaire de la configuration de peau 1. Pour d’autres configurations de peau plus complexes, les segments peuvent former des trajets de canaux d’injection s’articulant selon des angles non droits.The successive extensions 42a and 43 and 42b of the primary channels 41a and 41b form, along the corresponding medians 51 to 53, paths having linear segments successively perpendicular. This results from the pluri-rectangular shape of the skin configuration 1. For other, more complex skin configurations, the segments may form injection channel paths that articulate at non-right angles.
[0032] Afin d’injecter la résine dans les bandes élémentaires secondaires 22 et tertiaires 23, un seul canal primaire 41a ou 41b est utilisé pour se connecter aux canaux secondaires 42, puis un seul canal secondaire 42a est utilisé pour se connecter aux canaux tertiaires 43. Cette distribution à partir d’un même canal favorise une répartition équilibrée des canaux selon les directions de perméabilité DI et D2 qui sont les directions de base de cette configuration.In order to inject the resin into the secondary elementary bands 22 and tertiary 23, a single primary channel 41a or 41b is used to connect to the secondary channels 42, then a single secondary channel 42a is used to connect to the tertiary channels 43. This distribution from the same channel favors a balanced distribution of the channels according to the directions of permeability DI and D2 which are the basic directions of this configuration.
[0033] Dans le cas où plusieurs directions sont identifiées pour une configuration de peau donnée, cette option de connexion sur plusieurs canaux à partir d’un même canal est privilégiée pour équilibrer la répartition des canaux selon les différentes directions. De plus, une option de regroupement est avantageusement appliquée: les canaux primaires les plus longs ou présentant les prolongements de trajet les plus longs, ici les canaux 41 a à 41 c, et donc destinés à transporter des quantités de résine plus importantes que les autres sont de préférence regroupés afin d’optimiser la répartition de la résine.In the case where several directions are identified for a given skin configuration, this connection option on several channels from the same channel is preferred to balance the distribution of the channels in different directions. In addition, a grouping option is advantageously applied: the longest primary channels or having the longest path extensions, here the channels 41a to 41c, and therefore intended to carry larger quantities of resin than the others are preferably grouped in order to optimize the distribution of the resin.
[0034] Par ailleurs, le choix entre les canaux primaires 41b et 41c pour se connecter aux canaux secondaires 42b est avantageusement guidé par la longueur totale des canaux ainsi prolongés: afin de ne pas former de canaux trop longs, au-delà d’une valeur plafond Lm déterminée en fonction de la surface de la configuration 1’, il est avantageux de sélectionner le canal - ici le canal 41b - qui, après connexion multiple avec les canaux secondaires 42b, fournit des longueurs de canaux en deçà de la valeur plafond Lm. Plus généralement, cette option de limitation des canaux en longueur intervient pour le choix de la connexion d’un canal à l’un des canaux d’ordre secondaire par rapport à ce canal.Moreover, the choice between the primary channels 41b and 41c to connect to the secondary channels 42b is advantageously guided by the total length of the channels thus extended: in order not to form too long channels, beyond a Ceiling value Lm determined according to the surface of the configuration 1 ', it is advantageous to select the channel - here the channel 41b - which, after multiple connection with the secondary channels 42b, provides channel lengths below the ceiling value Lm. More generally, this option for limiting the length of channels intervenes for the choice of the connection of a channel to one of the secondary order channels with respect to this channel.
[0035] De manière générale, lorsque l’épaisseur de la configuration n’est pas constante ou présente des parties courbes, la détermination du maillage des des zones élémentaires d’infusion, et du positionnement des canaux d’injection de résine par le choix des connexions entre ces canaux prend d’abord en compte les estimations de perméabilité avant d’appliquer les options avantageuses évoquées ci-dessus. De telles options - connexions multiples pour une répartition équilibrée des canaux selon les directions principales de la configuration, regroupement par importance des quantités de résine et limitation des longueurs des canaux -peuvent être avantageusement intégrées aux conditions limites dans le traitement des données de l’unité numérique.In general, when the thickness of the configuration is not constant or has curved parts, the determination of the mesh of the elementary zones of infusion, and the positioning of the resin injection channels by the choice connections between these channels first take into account the permeability estimates before applying the advantageous options mentioned above. Such options - multiple connections for a balanced distribution of the channels according to the main directions of the configuration, grouping by importance of the quantities of resin and limitation of the lengths of the channels - can be advantageously integrated with the boundary conditions in the processing of the data of the unit digital.
[0036] La vue supérieure de la figure 2b illustre un autre exemple de configuration de peau stratifiée 1”, ici de forme globalement circulaire et non plane, de type « calotte sphérique », présentant un orifice central 101 en liaison avec un conduit de mise sous vide. Le maillage en zones élémentaires d’infusion se présente ici sous forme de couronnes élémentaires concentriques 102. Le stratifié de la configuration 1” est constitué de nappes de fibres réparties de manière uniforme selon une densité sensiblement identique, comme dans le cas de la configuration pluri-rectangulaire plane illustrée en figure 2a.The upper view of FIG. 2b illustrates another example of a laminated skin configuration 1 ", here of a generally circular and non-planar shape, of the" spherical cap "type, having a central orifice 101 in connection with a delivery conduit. under vacuum. The mesh in elementary infusion zones is here in the form of concentric elementary rings 102. The laminate of the configuration 1 "consists of sheets of fibers uniformly distributed at a substantially identical density, as in the case of the multiple configuration. Rectangular plane illustrated in Figure 2a.
[0037] La perméabilité du stratifié est alors sensiblement constante dans les trois directions de base décrites précédemment. Les entrées d’injection de résine 103 sont alors réparties sur chaque canal circulaire 104 de façon axy-symétrique autour de l’axe Z’Z de la pièce pour homogénéiser l’imprégnation de la résine dans chaque couronne élémentaire 102. Le nombre d’entrées d’injection par canal est fonction de la perméabilité des tissus à imprégner.The permeability of the laminate is then substantially constant in the three basic directions described above. The resin injection inlets 103 are then distributed on each circular channel 104 axially symmetric about the axis Z'Z of the part to homogenize the impregnation of the resin in each elementary ring 102. The number of Injection entries per channel is a function of the permeability of the tissues to be impregnated.
[0038] Lorsque la surface n’est pas de courbure constante mais présente des courbures locales adaptées aux fonctions de la configuration, et/ou lorsque l’épaisseur de la configuration n’est pas constante, les couronnes élémentaires d’infusion peuvent présenter des largeurs variables en fonction des estimations de perméabilité dans les trois directions de base.When the surface is not of constant curvature but has local curvatures adapted to the functions of the configuration, and / or when the thickness of the configuration is not constant, the elementary infusion rings may have Variable widths based on permeability estimates in the three basic directions.
[0039] Dans l’exemple illustré, une fois la résine injectée dans les entrées d’injection 103, elle imprègne le stratifié radialement de l’extérieur vers l’intérieur (flèches Fr) à partir des canaux 104. L’orientation radiale résulte de la position centrale du tirage de vide en liaison avec l’orifice central 101, la dépression pilotant l’imprégnation de la résine étant réalisée à partir de cet orifice 101 formant le point d’évent.In the illustrated example, once the resin is injected into the injection inlets 103, it impregnates the laminate radially from the outside towards the inside (arrows Fr) from the channels 104. The radial orientation results the central position of the vacuum draw in connection with the central orifice 101, the depression controlling the impregnation of the resin being made from this orifice 101 forming the vent point.
[0040] Seule la couronne la plus éloignée de l’orifice 101 présente une portion 102e vers l’extérieur de son canal d’alimentation 104 du fait des délais de mise sous vide et d’installation de la dépression. L’imprégnation radiale de la résine s’opère alors dans la portion 102e de manière centripète (flèches Fc), de l’intérieur vers l’extérieur, à partir des canaux 104.Only the crown farthest from the orifice 101 has a portion 102e outwardly of its feed channel 104 due to the time of vacuuming and installation of the vacuum. The radial impregnation of the resin then takes place in the portion 102e centripetally (arrows Fc), from the inside to the outside, from the channels 104.
[0041] Afin d’illustrer l’imprégnation de résine, les vues (partielles) supérieure et latérale des figures 3a et 3b montrent un canal d’infusion 4 pendant l’imprégnation de résine 6 dans une bande élémentaire d’infusion 2 de la figure 2a. Il apparaît que lors de l’avancée (flèche V2) de la résine 6 dans le canal 4, son imprégnation partielle dans chaque bande élémentaire d’infusion 2 définit, en vue supérieure (figure 3a), deux fronts d’imprégnation F3 et F4 progressant de manière symétriquement inclinée (flèches V3 et V4) par rapport à la direction longitudinale Dl définie par le canal 4. La résine 6 vient s’insérer entre et dans les fibres 7 formées de mèches. Le front longitudinal d’avancée d’imprégnation Fl et les fronts latéraux VI selon les directions longitudinale Dl et latérale De, apparaissent sur la figure 3b. En particulier les fronts latéraux F^ viennent s’aligner sur les frontières longitudinales 2f de la bande élémentaire d’infusion 2 du fait des fronts d’imprégnation progressifs Fa (représentés en traits pointillés) formés dans les bandes élémentaires adjacentes à la bande 2.In order to illustrate the impregnation of resin, the (partial) top and side views of FIGS. 3a and 3b show an infusion channel 4 during the impregnation of resin 6 in an elementary infusion band 2 of the Figure 2a. It appears that during the advance (arrow V2) of the resin 6 in the channel 4, its partial impregnation in each elementary infusion band 2 defines, in top view (FIG. 3a), two impregnation fronts F3 and F4. progressing symmetrically inclined (arrows V3 and V4) with respect to the longitudinal direction D1 defined by the channel 4. The resin 6 is inserted between and in the fibers 7 formed of wicks. The longitudinal front impregnation advance Fl and the lateral edges VI in the longitudinal directions Dl and lateral De, appear in Figure 3b. In particular, the lateral edges F 1 come to align with the longitudinal boundaries 2f of the elementary infusion band 2 because of the progressive impregnation fronts Fa (shown in dashed lines) formed in the elementary strips adjacent to the band 2.
[0042] Lorsque la configuration de peau intègre des raidisseurs, le maillage des zones élémentaires d’injection est découpé en tenant compte des interfaces de renforcement formées par ces raidisseurs. Les vues en coupe des figures 4a à 4c illustrent le positionnement de canaux d’injection, respectivement 4a à 4c, dans des zones élémentaires d’infusion 20a à 20c intégrant des raidisseurs, respectivement Ra à Rc. Le maillage de la configuration de peau à imprégner intègre les interfaces de renforcement, respectivement 8a à 8c, induites par la présence des raidisseurs Ra à Rc, comme frontières entre les zones élémentaires définies par ce maillage (cf. également figure 5b).When the skin configuration includes stiffeners, the mesh of the elementary injection zones is cut taking into account the reinforcement interfaces formed by these stiffeners. The sectional views of FIGS. 4a to 4c illustrate the positioning of injection channels, respectively 4a to 4c, in elementary infusion zones 20a to 20c incorporating stiffeners, respectively Ra to Rc. The mesh of the skin configuration to be impregnated integrates the reinforcement interfaces, respectively 8a to 8c, induced by the presence of the stiffeners Ra to Rc, as boundaries between the elementary zones defined by this mesh (see also FIG. 5b).
[0043] Sur la figure 4a, le raidisseur Ra est creux et présente en coupe une forme de nervure dite «oméga », avec une paroi supérieure plane R10 entourant deux parois R11 et R12 symétriquement inclinées par rapport à un plan de symétrie P1. Les parois inclinées R11, R12 sont prolongées, sur la peau 1 par deux semelles, respectivement R13 et R14. Le canal d’injection 4a est positionné sur la ligne médiane 5a de la paroi supérieure R10.In Figure 4a, the stiffener Ra is hollow and has in section a so-called "omega" rib shape, with a flat upper wall R10 surrounding two walls R11 and R12 symmetrically inclined relative to a plane of symmetry P1. The inclined walls R11, R12 are extended on the skin 1 by two soles, respectively R13 and R14. The injection channel 4a is positioned on the median line 5a of the upper wall R10.
[0044] Sur la figure 4b, le raidisseur Rb est également creux avec, en coupe, une forme de nervure dite « en U » formée d’une paroi supérieure plane R20 montée, lors d’un estampage sous presse préalable, sur deux parois R21 et R22 perpendiculaires à l’avancée R20. Le canal d’injection 4b est positionné sur la ligne médiane 5b de la face supérieure S20 de la paroi supérieure R20 dans le plan de symétrie P2 du raidisseur Rb.In Figure 4b, the stiffener Rb is also hollow with, in section, a so-called "U-shaped" rib formed of a flat top wall R20 mounted, during a stamping in advance press, on two walls R21 and R22 perpendicular to the R20 advance. The injection channel 4b is positioned on the center line 5b of the upper face S20 of the upper wall R20 in the plane of symmetry P2 of the stiffener Rb.
[0045] En référence à la figure 4c, le raidisseur Rc est plein et formé par deux parois en « L » R 31 et R 32 agencées sur le peau 1 et accolées dos à dos lors d’une pré-imprégnation de résine suivie d’une pré-cuisson. Le canal d’injection 4c est disposé sur la ligne médiane 5c chevauchant partiellement les bords supérieurs S30 des parois R31 et R32.Referring to Figure 4c, the stiffener Rc is full and formed by two walls in "L" R 31 and R 32 arranged on the skin 1 and contiguous back to back during a resin pre-impregnation followed by pre-cooking. The injection channel 4c is disposed on the center line 5c partially overlapping the upper edges S30 of the walls R31 and R32.
[0046] Les canaux d’injection de résine 4a à 4c, 41a à 41c, plus généralement référencés 4 (cf. figures 2a, 3a, 3b, 4a, 4b), sont découpés dans une contre-forme 9 qui vient en appui sur la configuration de peau 1, comme illustré par les vues en coupe des zones élémentaires d’infusion des figures 5a et 5b.The resin injection channels 4a to 4c, 41a to 41c, more generally referenced 4 (see FIGS. 2a, 3a, 3b, 4a, 4b), are cut in a counterform 9 which bears on the skin configuration 1, as illustrated by the sectional views of the elementary infusion zones of FIGS. 5a and 5b.
[0047] Sur la figure 5a, la zone élémentaire d’infusion est une bande 2 déjà illustrée par les figures 2, 3a ou 3b. La peau 1 présente une face supérieure plane 1s dépourvue de raidisseur et une épaisseur « E » constante.In Figure 5a, the elementary infusion zone is a band 2 already shown in Figures 2, 3a or 3b. The skin 1 has a planar upper face 1s devoid of stiffener and a thickness "E" constant.
[0048] Le canal 4 qui est positionné sur la ligne médiane 5 de la bande élémentaire 2 présente une section triangulaire isocèle 4T avec une ouverture de base 4V reposant sur la face 1s. La forme triangulaire est préférée car elle permet une infusion régulière et graduée de la résine 6 dans la peau 1 (cf. figure 3a). D’autres formes sont possibles: rectangulaire, semi-circulaire, semi-polygonale, semi-oblongue, etc. Avantageusement, la section 4T croît à partir des entrées d’injection de résine 30 (cf. figure 2) afin de compenser les pertes de charge de résine dans chaque canal 4.The channel 4 which is positioned on the center line 5 of the elementary strip 2 has an isosceles triangular section 4T with a base opening 4V resting on the face 1s. The triangular shape is preferred because it allows a regular and gradual infusion of the resin 6 into the skin 1 (see Figure 3a). Other shapes are possible: rectangular, semi-circular, semi-polygonal, semi-oblong, etc. Advantageously, the section 4T increases from the resin injection inlets 30 (see FIG. 2) in order to compensate the resin charge losses in each channel 4.
[0049] Le sommet 4s du canal 4 est relié à la face supérieure 9s de la contre-forme 9 par une fente d’injection de résine 4f, servant d’orifice de liaison. La contre-forme 9 repose sur la face plane de peau 1s et présente une épaisseur 9e sensiblement constante dans la zone élémentaire d’infusion 2. Cette contre-forme 9 s’étend sur toute la configuration de peau 1.The top 4s of the channel 4 is connected to the upper face 9s of the counter-form 9 by a resin injection slot 4f, serving as a connecting orifice. Counter-form 9 rests on the flat face of skin 1s and has a substantially constant thickness 9e in the elementary infusion zone 2. This counterform 9 extends over the entire skin configuration 1.
[0050] Ainsi, en présence de raidisseurs, tels que les raidisseurs Ra et Rb des figures 4a et 4b, la contre-forme 9 s’adapte aux faces des parois de ces raidisseurs. La vue en coupe de la figure 5b illustre une telle contre-forme 9 reposant sur les zones élémentaires d’infusion 20a et 20b qui intègrent les raidisseurs Ra et Rb (cf. figures 4a et 4b) associés à la peau 1, les zones élémentaires 20a et 20b étant séparées par la bande élémentaire d’infusion 2 dépourvue de raidisseur (telle qu’illustrée par la figure 5a).Thus, in the presence of stiffeners, such as the stiffeners Ra and Rb of Figures 4a and 4b, the counter-form 9 fits the faces of the walls of these stiffeners. The sectional view of FIG. 5b illustrates such a counterform 9 resting on the elementary infusion zones 20a and 20b which integrate the stiffeners Ra and Rb (see FIGS. 4a and 4b) associated with the skin 1, the elementary zones. 20a and 20b being separated by the elementary infusion band 2 without a stiffener (as shown in FIG. 5a).
[0051] Les canaux d’injection 4 et les fentes correspondantes 4f sont découpés dans la contre-forme 9 au droit des lignes médianes 5a et 5b des parois supérieures RIO et R20 des raidisseurs Ra et Rb (cf. également les figures 4a et 4b), ainsi qu’au droit de la ligne médiane 5 de la bande élémentaire d’infusion 2. Les interfaces de renforcement 8a et 8b dues aux raidisseurs Ra et Rb définissent les frontières des zones élémentaires 20a, 20b, centrées sur les raidisseurs Ra et Rb et intégrées au maillage (cf. également les figures 4a et 4b).The injection channels 4 and the corresponding slots 4f are cut in the counter-form 9 to the right of the median lines 5a and 5b of the upper walls RIO and R20 of the stiffeners Ra and Rb (see also Figures 4a and 4b). ) and the right of the center line 5 of the elementary infusion band 2. The reinforcement interfaces 8a and 8b due to the stiffeners Ra and Rb define the boundaries of the elementary zones 20a, 20b, centered on the stiffeners Ra and Rb and integrated into the mesh (see also Figures 4a and 4b).
[0052] La contre-forme 9 est recouverte de manière étanche sur toute l’étendue de la configuration de peau 1 par une vessie souple 10 qui permet une mise sous vide par une sortie située à l’opposé de la gaine d’alimentation 3 en résine (cf. figure 2a) et connectée à des moyens de mise sous vide (cf. également figure 1). La résine 6 (cf. figures 3a et 3b) est ensuite injectée en proportion des dimensions et de la perméabilité des zones élémentaires, référencées 2, 20a et 20b sur la figure 5b.The againstform 9 is covered in a sealed manner over the entire extent of the skin configuration 1 by a flexible bladder 10 which allows a vacuum under an outlet located opposite the supply sheath 3 resin (see Figure 2a) and connected to vacuum means (see also Figure 1). The resin 6 (see FIGS. 3a and 3b) is then injected in proportion to the dimensions and the permeability of the elementary zones, referenced 2, 20a and 20b in FIG. 5b.
[0053] Après l’imprégnation de la résine dans les nappes de fibres de la peau 1, la pression atmosphérique est rétablie, puis la vessie 10 et la contre-forme 9 sont retirées avec les canaux 4. Une étape finale de cuisson de la résine 6 (cf. figures 3a et 3b) est opérée, par exemple à l’étuvée ou sous pression.After the impregnation of the resin in the fiber webs of the skin 1, the atmospheric pressure is restored, then the bladder 10 and against the form 9 are removed with the channels 4. A final step of cooking the resin 6 (see FIGS. 3a and 3b) is operated, for example by steaming or under pressure.
[0054] Des pièces monoblocs auto-raidies peuvent alors être formées à partir d’une configuration de peau obtenue par les étapes précédentes avec, au préalable pour les raidisseurs, une étape d’imprégnation de résine et un estampage sous pression. Par exemple, la figure 6 présente une vue en perspective d’une antenne terrestre auto-raidie 100 formée d’une peau présentant une courbure sensiblement sphérique IA et munie de raidisseurs circulaire Rs et radiaux Rd qui se croisent par pontage. La figure 7 illustre la vue en perspective d’un panneau auto-raidi de fuselage d’avion 200 formé d’une peau IB à courbure cylindrique et équipé de raidisseurs longitudinaux Rl et transversaux Rt croisés par pontage.Self-stiffened monoblock pieces can then be formed from a skin configuration obtained by the preceding steps with, beforehand for the stiffeners, a resin impregnation step and a pressure stamping. For example, Figure 6 shows a perspective view of a self-stiffening terrestrial antenna 100 formed of a skin having a substantially spherical curvature IA and provided with circular stiffeners Rs and radial Rd which intersect by bridging. FIG. 7 illustrates the perspective view of a self-stiffened aircraft fuselage panel 200 formed of a skin IB with a cylindrical curvature and equipped with longitudinal cross-braced cross-brace R1 and cross-braced stiffeners.
[0055] Ces pièces présentent, au moins partiellement, une peau stratifiée de courbure variable et peuvent atteindre quelques dizaines de mètres de diamètre ou de longueur, voire une centaine de mètres, et des raidisseurs tels que Rs, Rd ou Rt, Rl séparés d’une dizaine à quelques dizaines de centimètres, par exemple jusqu’à 50 centimètres ou plus.These parts have, at least partially, a stratified skin of variable curvature and can reach a few tens of meters in diameter or length, or even a hundred meters, and stiffeners such as Rs, Rd or Rt, Rl separated from each other. a dozen to a few tens of centimeters, for example up to 50 centimeters or more.
[0056] L’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, le procédé selon l’invention peut être totalement ou partiellement automatisé. Par ailleurs, la peau stratifiée peut présenter des courbures localement variables ou gauches et les raidisseurs peuvent être de section géométrique variée: semi-circulaire, triangulaire, semi-polygonale, oblongue, etc.The invention is not limited to the embodiments described and shown. Thus, the method according to the invention can be totally or partially automated. Moreover, the laminated skin may have locally variable or left curvatures and the stiffeners may be of varied geometric section: semicircular, triangular, semi-polygonal, oblong, etc.
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