FR3059930A1

FR3059930A1 - MACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING A HOLLOW OBJECT PRODUCED IN A COMPOSITE MATERIAL

Info

Publication number: FR3059930A1
Application number: FR1662433A
Authority: FR
Inventors: Thierry Petitjean
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-15

Abstract

L'invention concerne une machine de fabrication (1) d'un objet creux (2) réalisé dans un matériau composite, la machine de fabrication (1) comporte une matrice (3) équipée d'un enrouleur (5) et une source (10) de film de fibres (6) composites positionnée à proximité d'une première extrémité (9) de la matrice (3), l'enrouleur (5) étant adapté à enrouler une extrémité (11) du film de fibre (6) opposée à la source (10) de film de fibres (6). Selon l'invention, la machine de fabrication (1) comporte des moyens de réticulation (13) et de solidification disposés au voisinage de la matrice (3) qui permettent de réticuler le film de fibres (6) composites enroulé autour de la matrice (3) et de manière former des parois (12) rigides de l'objet creux (2) en formation. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un objet creux (2) réalisé dans un matériau composite.The invention relates to a machine (1) for manufacturing a hollow object (2) made of a composite material, the manufacturing machine (1) comprises a matrix (3) equipped with a reel (5) and a source ( 10) of composite fiber film (6) positioned near a first end (9) of the matrix (3), the winder (5) being adapted to wind up an end (11) of the fiber film (6) opposed to the source (10) of fiber film (6). According to the invention, the manufacturing machine (1) comprises means for crosslinking (13) and solidification arranged in the vicinity of the matrix (3) which make it possible to crosslink the composite fiber film (6) wound around the matrix ( 3) and to form rigid walls (12) of the hollow object (2) in formation. The invention also relates to a method of manufacturing a hollow object (2) made of a composite material.

Description

(54) MACHINE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN COMPOSITE.(54) MACHINE AND METHOD FOR MANUFACTURING A COMPOSITE.

©) L'invention concerne une machine de fabrication (1) d'un objet creux (2) réalisé dans un matériau composite, la machine de fabrication (1) comporte une matrice (3) équipée d'un enrouleur (5) et une source (10) de film de fibres (6) composites positionnée à proximité d'une première extrémité (9) de la matrice (3), l'enrouleur (5) étant adapté à enrouler une extrémité (11 ) du film de fibre (6) opposée à la source (10) de film de fibres (6).©) The invention relates to a manufacturing machine (1) of a hollow object (2) made of a composite material, the manufacturing machine (1) comprises a die (3) equipped with a reel (5) and a source (10) of composite fiber film (6) positioned near a first end (9) of the matrix (3), the reel (5) being adapted to wind one end (11) of the fiber film ( 6) opposite the source (10) of fiber film (6).

Selon l'invention, la machine de fabrication (1 ) comporte des moyens de réticulation (13) et de solidification disposés au voisinage de la matrice (3) qui permettent de réticuler le film de fibres (6) composites enroulé autour de la matrice (3) et de manière former des parois (12) rigides de l'objet creux (2) en formation.According to the invention, the manufacturing machine (1) comprises crosslinking (13) and solidification means arranged in the vicinity of the matrix (3) which make it possible to crosslink the film of composite fibers (6) wound around the matrix ( 3) and so as to form rigid walls (12) of the hollow object (2) being formed.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un objet creux (2) réalisé dans un matériau composite.The invention also relates to a method of manufacturing a hollow object (2) made of a composite material.

OBJET CREUX REALISE DANS UN MATERIAU HOLLOW OBJECT MADE OF A MATERIAL 10 © 10 © g* « \ Ύ f g * " \ Ύ f \ \ .. .. \ \ 16 16 13 13 .... .... \..........\ \ .......... \ i i t t P- P- ...p ... p \ ................ \ ................ X / ? ? X /? ? j ’ 20 i'm 20 \ ©v \ © v \©> ' \ ©> ' ^; p ^; p P / / P / / ^<! , / / À \ / ⁹ / k ^<! , / / To \ / ⁹ / k 1 i 1 ) / / .··' / a 1 i 1) / /. ·· '/ at J ’ f I’m i ! ; i! ; # \ ^x2# \ ^x 2 4 'i 4 'i 23 23 14 2 14 2

Machine et Procédé de fabrication d'un objet creuse réalisé dans us matériau compositeMachine and method for manufacturing a hollow object made of a composite material

La présente invention entre dans le domaine de l'industrie des matériaux ccaçosites et notamment la fabrication d'objets creux de faible masse et présentant des propriétés de résistance mécanique importantes.The present invention enters the field of the ccaçosites materials industry and in particular the manufacture of hollow objects of low mass and having significant mechanical resistance properties.

Plus particulièrement, la machine et le procédé de fabrication selon 1'invention permettent de réaliser des objets creux utilisés dans l'industrie de l'aéronautique, de l'automobile, du nautisme de l'hydraulique, du sport de haut niveau etc.More particularly, the machine and the manufacturing method according to the invention make it possible to produce hollow objects used in the aeronautics, automobile, nautical, hydraulic, high-level sport, etc. industries.

En effet, l'évolution de ces domaines techniques qui sont à la recherche performance poussent les industriels à développer de nouveaux matériaux présentant deux caractéristiques majeures t une grande résistance mécanique à des contraintes mécaniquesIndeed, the evolution of these technical fields which are in search of performance push the industrialists to develop new materials having two major characteristics t a great mechanical resistance to mechanical stresses

HM.ltidirectionnelles et la recherche d'une masse de plus en plus faible afin, de réduire les consommations énergiques liées au déplacement des véhicules.HM.ltidirectional and the search for an increasingly low mass in order to reduce the energy consumption linked to moving vehicles.

Dans ce contexte l'utilisation de matériaux composites, tels que la fibre de carbone et la fibre de verre, se généralise pour la réalisation de pièce détachée destinée à la construction de véhicule aérien, nautique ou terrestre.In this context, the use of composite materials, such as carbon fiber and fiberglass, is becoming generalized for the production of spare parts intended for the construction of aerial, nautical or land vehicles.

A l'heure actuelle on connaît au moins trois techniques de fabrication d'objet creux en fibres composites.At the present time, at least three techniques are known for manufacturing hollow objects made of composite fibers.

Une première technique de fabrication d'un objet creux utilise un moule présentant la forme de l'objet creux que l'on souhaite produire. Un tissu pré-imprégné de résine est installé dans ce moule qui est ensuite placé dans un autoclave où il est mis sous pression entre 4 et 9 bars afin d'éliminer toutes les bulles d'air piégées dans le tissu pré-imprégné. De plus, l'autoclave est adapté à appliquer des montées en température afin de déclencher/catalyser la polymérisation du tissu pré-imprégné sous pression. Bien qu'elle permette d'obtenir des objets creux de grande qualité, de par son. principe, cette technique présente des inconvénients. En effet, pour chaque dimension d'objet creux il est nécessaire d'avoir to moule aux dimensions de l'objet creux souhaité et l'autoclave doit être suffisamment grand pour accueillir le moule en entier. Ainsi, dans le cas d'une production d'un objet creux de grande taille il est nécessaire de se munir d'un matériel adapté notamment un moule et un autoclave aux bonnes dimensions, ce «pii représente pour l'industriel un investissement conséquent. De plus, le tissu pré-imprégné est déposé à la main dans le moule sollicitant une main d'œuvre importante. Il en résulte que les frais de main d'œuvre et d'investissement matériel ïmpactent lourdement le coût de fabrication d'un tel objet creux.A first technique for manufacturing a hollow object uses a mold having the shape of the hollow object that it is desired to produce. A resin pre-impregnated fabric is installed in this mold which is then placed in an autoclave where it is pressurized between 4 and 9 bars in order to remove all the air bubbles trapped in the pre-impregnated fabric. In addition, the autoclave is suitable for applying temperature rises in order to trigger / catalyze the polymerization of the prepreg fabric under pressure. Although it allows obtaining high quality hollow objects, by sound. In principle, this technique has drawbacks. Indeed, for each dimension of hollow object it is necessary to have a mold with the dimensions of the desired hollow object and the autoclave must be large enough to accommodate the entire mold. Thus, in the case of the production of a large hollow object, it is necessary to have suitable equipment, in particular a mold and an autoclave with the right dimensions, this “pii represents a significant investment for the manufacturer. In addition, the pre-impregnated fabric is placed by hand in the mold, requiring significant labor. It follows that the cost of labor and material investment heavily impact the cost of manufacturing such a hollow object.

Une deuxième technique qui s'appelle 1 * enroulement filamentaire consiste à enrouler un film de fibres composites autour d'une matrice. Une fois enroulé sur la matrice le film est réticulé de manière à former des parois rigides de l'objet creux. De manière générale, la réticulation est activée par un activateur thermique.A second technique called filament winding consists in winding a film of composite fibers around a matrix. Once wound on the matrix the film is crosslinked so as to form rigid walls of the hollow object. Generally, the crosslinking is activated by a thermal activator.

Dans cet exemple, afin d'activer la réticulation du film enroulée sur la matrice, cette dernière est disposée à l'intérieur d'une étuve ou d'un four pendant une durée déterminée, A la sortie du four ou de l'étuve, l'objet creux est formé autour de la matrice. Il s'en suit des étapes de finition au cours desquelles 1'objet creux est poli, peint, verni et démoulé de la matrice. Cette technique fournit des objets creux de faible nasse qui présentent de bonnes propriétés de résistance mécanique à des contraintes· mécaniques multidirectionnelles.In this example, in order to activate the crosslinking of the film wound on the matrix, the latter is placed inside an oven or an oven for a determined period, At the exit of the oven or the oven, the hollow object is formed around the matrix. This is followed by finishing steps during which the hollow object is polished, painted, varnished and removed from the matrix. This technique provides hollow objects with a low trap that have good mechanical resistance properties to multidirectional mechanical stresses.

Toutefois, ce procédé de fabrication présente de nostbreux inconvénients, d'une part, la matrice doit présenter des dimensions similaires à celles de l'objet creux que l'on souhaite fabriquer, d'autre part, l'étuve ou le four doit également être de dimensions supérieures à l'objet creux de manière à accueillir le film enroulé sur la matrice dans son intégralité. Ces deux inconvénients peuvent représenter des obstacles majeurs à la réalisation d'objets creux de grandes de dimensions, par exemple de longueur supérieure à trente mètres. En outre, la fabrication d'un objet creux de grandes dimensions nécessite une main d'«vre sj®ortaete à chaque étape de fabrication. Il en résulte que les frais de main d'œuvre impactent lourdement le coût de fabrication d'un tel objet creux.However, this manufacturing process has many drawbacks, on the one hand, the matrix must have dimensions similar to those of the hollow object which it is desired to manufacture, on the other hand, the oven or the oven must also be larger than the hollow object so as to receive the film wound on the matrix in its entirety. These two disadvantages can represent major obstacles to the production of large hollow objects, for example of length greater than thirty meters. In addition, the manufacture of a large hollow object requires a hand of "vre sj®ortaete at each stage of manufacture. As a result, labor costs heavily impact the cost of manufacturing such a hollow object.

Une troisième technique consiste à assembler des fils de fibres d'un même matériau composite ou de plusieurs matériaux composites différents, de les imprégner avec une résine précurseur d'un matériau composite à longue chaîne puis de les faire passer dans un tunnel activant la réticulation avant que les fibres ne pénètrent dans une matrice à la forme de l'objet creux souhaité. Ainsi, en sortie de la matrice l'objet creux souhaité est coupé aux dimensions et notamment à la longueur voulue. Cette troisième technique est couramment appelée « pultrusion » et présente l'inconvénient de former des objets creux ou profilés dont la section est constante, de petit diamètre et de grande longueur. Cette technique présente également 1'inconvénient de nécessiter de gros investissement en matériel de stockage et de fabrication qui intacte lourdement les coûts de production.A third technique consists in assembling fiber threads of the same composite material or of several different composite materials, of impregnating them with a precursor resin of a long chain composite material and then passing them through a tunnel activating the crosslinking before that the fibers do not enter a matrix in the shape of the desired hollow object. Thus, at the outlet of the matrix the desired hollow object is cut to the dimensions and in particular to the desired length. This third technique is commonly called "pultrusion" and has the drawback of forming hollow or profiled objects whose section is constant, of small diameter and of great length. This technique also has the disadvantage of requiring a large investment in storage and manufacturing equipment which heavily affects production costs.

Au regard des problèmes précités de l'état de la technique, la présente invention apporte une solution technique permettant de fabriquer un objet creux de grandes dimensions en réduisant les coûts de production sans pour autant diminuer les qualités de résistance mécanique, de légèreté et de finitions de l'objet creux.With regard to the aforementioned problems of the state of the art, the present invention provides a technical solution making it possible to manufacture a large hollow object by reducing the production costs without reducing the qualities of mechanical resistance, lightness and finishes. of the hollow object.

A cet effet, un premier aspect de la présente invention porte sur une machine de fabrication d'un objet creux réalisé dans un matériau composite, la machine de fabrication, comporte une matrice équipée d'un enrouleur et une source de film de fibres composites positionnée à proximité d'une première extrémité de la matrice, l'enrouleur étant adapté à enrouler une extrémité du film de fibres opposée à la source de film de fibres, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de réticulation et de solidification disposés au voisinage de la matrice qui permettent de réticuler le film de fibres composites enroulé autour de la matrice de manière à former des parois rigides de l'objet creux en formation.To this end, a first aspect of the present invention relates to a machine for manufacturing a hollow object made of a composite material, the manufacturing machine, comprises a matrix equipped with a reel and a source of film of composite fibers positioned. near a first end of the matrix, the reel being adapted to wind an end of the fiber film opposite the source of fiber film, characterized in that it comprises crosslinking and solidification means arranged in the vicinity of the matrix which make it possible to crosslink the film of composite fibers wound around the matrix so as to form rigid walls of the hollow object being formed.

La machine de fabrication présente donc une matrice équipée d'un enrouleur et est couplée avec des moyens de réticulation, ces caractéristiques permettent de préformer des parois de l'objet creux par enroulement filamentaire et de réticuler le film de fibres conposites de manière simultanée. Avantageusement, le temps de production est réduit en réalisant simultanément deux étapes de fabrication.The manufacturing machine therefore has a matrix equipped with a reel and is coupled with crosslinking means, these characteristics make it possible to preform the walls of the hollow object by filament winding and to crosslink the film of conposite fibers simultaneously. Advantageously, the production time is reduced by simultaneously carrying out two manufacturing steps.

Selon une particularité du premier aspect de l'invention, l'enrouleur est formé par un axe de rotation relié mécaniquement à un mandrin formant la matrice qui est ainsi entraîné© dans un mouvement de rotation axiale.According to a feature of the first aspect of the invention, the reel is formed by an axis of rotation mechanically connected to a mandrel forming the matrix which is thus driven © in an axial rotation movement.

De préférence, l'enrouleur est formé par un. axe de rotation relié mécaniquement à un mandrin formant la matrice qui est ainsi entraînée dans un mouvement de rotation axiale. Avantageusement, le grand et le petit profilé sont mobiles l'un par rapport à l'autre de manière à faire varier le diamètre et/ou la forme du mandrin et donc de fabriquer un objet creux présentant un diamètre et/ou une forme évolutifs.Preferably, the reel is formed by a. axis of rotation mechanically connected to a mandrel forming the matrix which is thus driven in an axial rotation movement. Advantageously, the large and the small profile are movable relative to each other so as to vary the diameter and / or the shape of the mandrel and therefore to manufacture a hollow object having an evolving diameter and / or shape.

Plus particulièrement, la machine de fabrication comporte un variateur adapté à déplacer le grand et le petit profilé l'un par rapport à l'autre de manière à faire varier le diamètre et/ou la forme du mandrin, A cet effet, le variateur conporte un vérin disposé entre l'axe de rotation et le corps creux du mandrin de manière à exercer une force de poussée ou de traction sur le grand et/ou le petit profilé de façon a les faire coulisser l'un par rapport à l'autre et ainsi faire varier le diamètre et/ou la forme du corps creux du mandrin.More particularly, the manufacturing machine includes a variator adapted to move the large and the small profile relative to one another so as to vary the diameter and / or the shape of the mandrel, For this purpose, the variator includes a jack arranged between the axis of rotation and the hollow body of the mandrel so as to exert a pushing or pulling force on the large and / or the small section so as to make them slide relative to each other and thus vary the diameter and / or the shape of the hollow body of the mandrel.

Le caractère évolutif du diamètre et/ou de la forme du mandrin constitue un avantage indéniable au regard des techniques de fabrication actuelles qui nécessitent un moule poux chaque objet creux de forme spécifique.The evolving nature of the diameter and / or of the shape of the mandrel constitutes an undeniable advantage with regard to current manufacturing techniques which require a mold for each hollow object of specific shape.

En effet, dans ce contexte il est possible de fabriquer des objets creux présentant des formes évolutives telles qu'un objet conique. Par conséquent avec une seule matrice, il possible de réaliser différents objets creux dont le diamètre et/ou la forme peuvent évoluer de manière différente afin de s'adapter aux contraintes de l'industriel.Indeed, in this context it is possible to manufacture hollow objects having evolving shapes such as a conical object. Consequently with a single matrix, it is possible to produce different hollow objects whose diameter and / or shape can evolve differently in order to adapt to the constraints of the manufacturer.

Selon une caractéristique supplémentaire du premier aspect de l'invention, un système de traction est disposé à proximité d'une seconde extrémité de la matrice, le système de traction étant configuré pour exercer une traction sur l'objet creux de manière à étirer et démouler l'objet creux (2) en formation au niveau de la seconde extrémité (15) de la matrice (3). Par exemple, le système de tract ion peut exercer sur l'objet creux une traction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la matrice.According to an additional characteristic of the first aspect of the invention, a traction system is arranged near a second end of the matrix, the traction system being configured to exert traction on the hollow object so as to stretch and unmold the hollow object (2) being formed at the second end (15) of the matrix (3). For example, the tract ion system can exert on the hollow object a traction substantially parallel to the longitudinal axis of the matrix.

Avantageusement, la traction appliquée par le système de traction sur l'objet creux en formation permet, d'une part, d'allonger la taille de l'objet creux, et d'autre part, de démouler les parois de l'objet creux en formation en les séparant de la matrice au niveau de la seconde extrémité de la matrice.Advantageously, the traction applied by the traction system to the hollow object in formation makes it possible, on the one hand, to lengthen the size of the hollow object, and on the other hand, to demold the walls of the hollow object in formation by separating them from the matrix at the second end of the matrix.

Le système de traction permet donc démouler une partie finie de l'objet creux: qui se trouve à la seconde extrémité de la matrice, alors que ce dernier est en cours de formation au niveau de la première extrémité de la matrice où 1 ' enroulement filamentaire se poursuit.The traction system therefore makes it possible to unmold a finished part of the hollow object: which is at the second end of the matrix, while the latter is being formed at the first end of the matrix where the filament winding continues.

De la même manière, les moyens de réticulation continuent d'activer la réticulation du fil» de fibres composites enroulé autour de la matrice.Likewise, the crosslinking means continue to activate the crosslinking of the composite fiber wire wound around the matrix.

Selon une caractéristique additionnelle du premier aspect de l'invention, les moyens de réticulation sont formés par un diffuseur de chaleur.According to an additional characteristic of the first aspect of the invention, the crosslinking means are formed by a heat diffuser.

Selon, uns mode réalisation particulier du premier aspect de 1'invention, la machine de fabrication comporte un distributeur d'une bande de renforcement disposé au voisinage de la première extrémité de la matrice permettant de fabriquer un objet creux dont les parois présentent une structure « sandwich » ou alvéolaire. Pe manière avantageuse, la structure « sandwich » ou alvéolaire des parois s'inscrit dans une démarche d'allègement massique de la structure de l'objet creux tout en renforçant ces propriétés de résistance mécanique.According to a particular embodiment of the first aspect of the invention, the manufacturing machine comprises a distributor of a reinforcing strip arranged in the vicinity of the first end of the matrix making it possible to manufacture a hollow object whose walls have a structure " sandwich ”or alveolar. Pe advantageously, the “sandwich” or cellular structure of the walls is part of an approach of mass reduction of the structure of the hollow object while reinforcing these properties of mechanical resistance.

Un second aspect de l'invention concerne us procédé de fabrication d'un objet creux réalisé dans un matériau composite caractérisé en ce qu'il cohorte :A second aspect of the invention relates to a method of manufacturing a hollow object produced from a composite material, characterized in that it cohorts:

- une étape d'enroulement fïlamentaire du film de fibres composites pré-imprégné sur une matrice ;- a step of winding the film of prepreg composite fibers on a matrix;

- une étape de réticulation du film de fibres composites préiæprégné et enroulé sur la matrice de manière à former des parois rigides de l'objet creux ; eta step of crosslinking the film of prepreg composite fibers wound on the matrix so as to form rigid walls of the hollow object; and

- use étape de démoulage séparant l'objet creux de la matrice.- use demolding step separating the hollow object from the matrix.

Le procédé de fabrication de l'invention se démarque des techniques de fabrication actuelles de par la réalisation, simultanée de plusieurs étapes. Ainsi, l'étape de démoulage sépare une partie finie de l'objet creux en formation alors que les étapes d'enroulement fïlamentaire et de réticulation continuent de former l'objet creux sur la matrice.The manufacturing process of the invention differs from current manufacturing techniques by carrying out several stages simultaneously. Thus, the demolding step separates a finished part of the hollow object in formation while the filament winding and crosslinking steps continue to form the hollow object on the matrix.

Le procédé de fabrication de l'invention permet donc réduire considérablement les coûts de fabrication d'un objet creux, et notamment d'un objet creux de grandes dimensions en réalisant simultanément plusieurs étapes de fabrication alors que l'objet creux en formation se trouve sur la matrice.The manufacturing method of the invention therefore considerably reduces the costs of manufacturing a hollow object, and in particular a large hollow object by simultaneously carrying out several manufacturing steps while the hollow object being formed is on the matrix.

Selon une particularité de l'invention du second aspect de l'invention, le procédé de fabrication comporte une étape de réglage du diamètre et/ou de la forme de la matrice. Cette étape permet de fabriquer des objets creux présentant un diamètre et/ou une forme évolutive, par exœple un objet creux conique.According to a feature of the invention of the second aspect of the invention, the manufacturing process comprises a step of adjusting the diameter and / or the shape of the matrix. This step makes it possible to manufacture hollow objects having a diameter and / or an evolving shape, for example a conical hollow object.

Selon une autre particularité de l'invention du second aspect de l'invention, le procédé de fabrication ccworte une étape de pontage entre le fil» de fibres composites et une bande de renforcement permettant de réaliser des parois présentant une structure de type «sandwich » ou alvéolaire. Avantageusement, la structure de type sandwich ou alvéolaire permet d'alléger la masse de l'objet creux fabriqué, et d'en augmenter les propriétés de résistance mécanique*According to another feature of the invention of the second aspect of the invention, the manufacturing process involves a bridging step between the wire "of composite fibers and a reinforcing strip making it possible to produce walls having a structure of the" sandwich "type. or alveolar. Advantageously, the sandwich or alveolar type structure makes it possible to lighten the mass of the hollow object produced, and to increase its properties of mechanical resistance *

D'autres particularités et avantages apparaîtront dans la description détaillée qui suit de trois exemples de réalisation de l'invention, non limitatifs, et illustrés par les dessins placés en annexe et dans lesquels s- la figure 1 correspond à une représentation en perspective d'une machine de fabrication conforme à un premier exemple de réalisation de l'invention, ici la machine de fabrication permet de fabriquer des objets creux en matériau composite »Other particularities and advantages will appear in the following detailed description of three exemplary embodiments of the invention, which are not limiting, and illustrated by the drawings placed in the annex and in which s- Figure 1 corresponds to a perspective representation of a manufacturing machine in accordance with a first embodiment of the invention, here the manufacturing machine makes it possible to manufacture hollow objects from composite material "

- la figure 2 correspond à une représentation en perspective d'une machine de fabrication conforme à un deuxième exeaple de réalisation l'invention, ici la machine de fabrication permet de fabriquer des objets creux dont les parois sont formées par un assemblage de matériaux conpositea de type « sandwich » ;- Figure 2 corresponds to a perspective representation of a manufacturing machine according to a second embodiment of the invention, here the manufacturing machine allows to manufacture hollow objects whose walls are formed by an assembly of materials conpositea “sandwich” type;

- la figure 3 correspond à un schéma d'une coupe longitudinale d'un objet creux représenté en perspective et réalisé à l'aide la machine de fabrication de la figure 2 i etFIG. 3 corresponds to a diagram of a longitudinal section of a hollow object shown in perspective and produced using the manufacturing machine of FIG. 2 i and

- la figure 4 correspond à une représentation, en perspective d'une machine de fabrication conforme à troisième exemple de réalisation de l'invention dans lequel la machine de fabrication est adaptée à fabriquer des objets creux dont la section peut être évolutive.- Figure 4 corresponds to a perspective view of a manufacturing machine according to the third embodiment of the invention in which the manufacturing machine is suitable for manufacturing hollow objects whose section can be scalable.

La présente invention concerne un procédé et une machine de fabrication 1 d'un objet creux 2 réalisé dans un matériau ccnposite. Cette invention est plus particulièrement adaptée à la fabrication de mât de bateau, de lattes de voile ou autre objet creux 2 destinés à intégrer la structure d'un véhicule aérien, terrestre ou nautique.The present invention relates to a method and a machine 1 for manufacturing a hollow object 2 made of a ccnposite material. This invention is more particularly suited to the manufacture of a boat mast, sail slats or other hollow object 2 intended to integrate the structure of an aerial, land or nautical vehicle.

Comme illustré dans les exemples des réalisations des ligures 1, S 2 et 4, la machine de fabrication 1 comporte une matrice 3 qui est formée par un mandrin 4 réalisé dans un matériau non. ductile par exemple de nature métallique. Dans ce contexte, la matrice 3 s'étend en longueur selon une direction longitudinale à la manière d'un cylindre, ici, la matrice 3 est en forme de cylindre à base circulaire, toutefois la base du cylindre peut être de toute forme elliptique, polygonale etc.As illustrated in the examples of the embodiments of the ligures 1, S 2 and 4, the manufacturing machine 1 comprises a matrix 3 which is formed by a mandrel 4 made of a non-material. ductile, for example of metallic nature. In this context, the matrix 3 extends in length in a longitudinal direction in the manner of a cylinder, here, the matrix 3 is in the form of a cylinder with a circular base, however the base of the cylinder can be of any elliptical shape, polygonal etc.

Il est à noter que dans ce document, le terme « matrice » est utilisé dans le sens d'un élément de production industriel permettant de former des objets en matériau conçosite.It should be noted that in this document, the term "matrix" is used in the sense of an element of industrial production making it possible to form objects made of conceite material.

En outre, la matrice 3 est équipée d'un enrouleur 5 permettant d'enrouler un film de fibres 6 composites autour de la matrice 3.In addition, the matrix 3 is equipped with a reel 5 making it possible to wind a film of composite fibers 6 around the matrix 3.

Dans les exenples illustrés aux figures 1, 2 et 4, 1'enrouleur 5 est formé par un axe de rotation. 7 qui s'étend longitudinalement au sein, de la matrice 3. Ainsi, l'axe de rotation. 7 est relié mécaniquement à la matrice 3 de manière à l'entraîner dans un mouvement de rotation axiale de manière à assurer l'enroulement du film de fibres 6 composites. Avantageusement, il est possible de faire varier la vitesse de rotation, de l'axe de rotation 7 selon les besoins de fabrication, la forme de la matrice 3, ou la nature du film de fibres 6.In the examples illustrated in FIGS. 1, 2 and 4, the reel 5 is formed by an axis of rotation. 7 which extends longitudinally within, of the matrix 3. Thus, the axis of rotation. 7 is mechanically connected to the matrix 3 so as to drive it in an axial rotational movement so as to ensure the winding of the film of composite fibers 6. Advantageously, it is possible to vary the speed of rotation, of the axis of rotation 7 according to manufacturing needs, the shape of the matrix 3, or the nature of the film of fibers 6.

Toutefois, il est à noter que l'enrouleur 5 pourrait être également formé par tout système permettant d'enrouler un film de -matière composite autour de la matrice 3, comme par exemple un bras mécanique tournant autour de la matrice 3 de façon satellitaire afin d'enrouler le film de fibre 6 autour de la matrice 3, Il est à noter que dans ce cas particulier, la matrice 3 pourrait très bien être fixe ou rotative.However, it should be noted that the reel 5 could also be formed by any system making it possible to wind a film of composite material around the matrix 3, such as for example a mechanical arm rotating around the matrix 3 in a satellite manner in order to wind the fiber film 6 around the matrix 3, It should be noted that in this particular case, the matrix 3 could very well be fixed or rotatable.

La machine de fabrication 1 comporte d'un premier côté 8 de la matrice 3, à proximité d'une première extrémité 9 de la matrice 3 une source 10 de film de fibres composites adaptée à alimenter la matrice 3 en film de fibres 6 composites. La source 10 de film peut consister en une bobine de film de fibres 6 enroulé sur tambour rotatif. Le tambour rotatif déroulant le film de fibres 6 à mesure que l'enrouleur de la matrice 3 l'enroule autour de la matrice 3. Toutefois, la source 10 de film peut être formée par tout dispositif adapté à fournir un film de fibres 6 composites comme par exemple une machine à tisser adaptée à tisser un film de fibres 6 a partir de fils de fibres composites. L'enrouleur 5 est adapté à enrouler une extrémité 11 du film de fibres 6 composites opposé -à la source 10 de film de fibres 6, alors que l'extrémité 11 du film de fibres 6.The manufacturing machine 1 comprises, on a first side 8 of the matrix 3, near a first end 9 of the matrix 3, a source 10 of film of composite fibers adapted to supply the matrix 3 with film of composite fibers 6. The film source 10 may consist of a reel of fiber film 6 wound on a rotary drum. The rotary drum unwinding the fiber film 6 as the reel of the matrix 3 wraps it around the matrix 3. However, the source 10 of film can be formed by any device adapted to provide a film of composite fibers 6 such as for example a weaving machine adapted to weave a film of fibers 6 from composite fiber yarns. The winder 5 is adapted to wind one end 11 of the composite fiber film 6 opposite to the source 10 of fiber film 6, while the end 11 of the fiber film 6.

De manière générale, le film de fibres 6 composites est formé par un réseau de fibres fines, légères et extrêmement résistantes telles que la fibre de verre ou la fibre de carbone. Toutefois, ces fibres sont courtes et nécessitent d'être noyées au sein d'un matériau composite à longues chaînes, par exemple un matériau composite à longues chaînes thermodurcissable ou thermoplastique.In general, the film of composite fibers 6 is formed by a network of fine, light and extremely resistant fibers such as glass fiber or carbon fiber. However, these fibers are short and need to be embedded in a composite material with long chains, for example a composite material with long thermosetting or thermoplastic chains.

Devant cette contrainte et de manière connue de l'homme du métier, dans le cas d'un matériau composite thermodurcissable à longues chaînes, un bac d'imprégnation du film en matériau composite est disposé entre la source 10 de film et la matrice 3 de manière à ce que le film de fibres 6 composites passe au travers du bac d'imprégnation avant de démarrer son enroulement au niveau de la première extrémité 9 de la matrice 3. Dans cet exemple, le bac d'imprégnation contient une solution, de résine précurseur de matériaux à longues chaînes telle qu'une résine de type époxy ou polyester en présence d'un agent réticulant ou durcisseur qui peut être un composé à base d'anhydride d'acide, de phénol, d'amine etc.Faced with this constraint and in a manner known to those skilled in the art, in the case of a thermosetting composite material with long chains, a tank for impregnating the film of composite material is disposed between the source 10 of film and the matrix 3 of so that the film of composite fibers 6 passes through the impregnation tank before starting its winding at the first end 9 of the matrix 3. In this example, the impregnation tank contains a solution, of resin precursor of long chain materials such as an epoxy or polyester type resin in the presence of a crosslinking or hardening agent which may be a compound based on acid anhydride, phenol, amine etc.

Dans le cas de 1'utilisation d'un matériau thermodurcissable, il est également possible d'utiliser un film de fibres 6 composites pré-imprégné. Dans cet exemple de réalisation, la source 10 de film de fibres 6 distribue directement un film de fibres 6 contposites pré-intprégné sans passer par un bac d'imprégnâtion»In the case of the use of a thermosetting material, it is also possible to use a film of 6 prepreg composite fibers. In this exemplary embodiment, the source 10 of fiber film 6 directly distributes a film of fiber 6 pre-impregnated contrasts without passing through an impregnation tank "

Dans le cas de l'utilisation d'un matériau thermoplastique on utilise un film de fibres 6 mêlées avec de la matière thermoplastique» La matière thermoplastique peut être intégrée au film de fibres 6 par exemple sous forme de poudre ou de fibres. 'Dans ce cas, la source 10 distribue directement le fil» de fibres 6 mêlées de matière thermoplastique sur l'enrouleur 5.In the case of the use of a thermoplastic material, a film of fibers 6 mixed with thermoplastic material is used. The thermoplastic material can be integrated into the film of fibers 6, for example in the form of powder or fibers. 'In this case, the source 10 directly distributes the thread' of fibers 6 mixed with thermoplastic material on the reel 5.

Comme illustré aux exemples de figures 1 à 2, dans l'objectif de former des parois 12 rigides de l'objet creux 2 à partir du film de fibres 6 pré-imprégné et enroulé sur la matrice 3, la matrice 3 comporte des moyens de réticulation 13 et de solidification.As illustrated in the examples of FIGS. 1 to 2, with the objective of forming rigid walls 12 of the hollow object 2 from the film of fibers 6 pre-impregnated and wound on the matrix 3, the matrix 3 comprises means for 13 crosslinking and solidification.

Les moyens de réticulation 13 sont disposés au voisinage de la matrice 3 au niveau d'un tronçon central 15 disposé entre la prasiière extrémité 9 de la matrice 3 et une seconde extrémité opposée à la première extrémité 9 de la matrice 3. Il est à noter, que les moyens de réticulation 13 sont représentés aux figures 1 et 2 par des petites ondulations.The crosslinking means 13 are arranged in the vicinity of the matrix 3 at the level of a central section 15 disposed between the near end 9 of the matrix 3 and a second end opposite to the first end 9 of the matrix 3. It should be noted , that the crosslinking means 13 are represented in FIGS. 1 and 2 by small undulations.

Les moyens de réticulation 13 permettent de réticuler et par voie de fait de solidifier le matériau à longues chaînes imprégnant le film de fibres 6 qui est enroulé autour de la matrice 3.The crosslinking means 13 make it possible to crosslink and thereby solidify the material with long chains permeating the film of fibers 6 which is wound around the matrix 3.

Ainsi, le film de fibres S courtes se trouve piégé au sein du matériau composite à longues chaînes qui bénéficie, par voie de fait, des propriétés mécaniques remarquables de fibres composites qu'il contient.Thus, the film of short fibers S is trapped within the composite material with long chains which in fact benefits from the remarkable mechanical properties of composite fibers which it contains.

Les moyens de réticulation 13 sont choisis en fonction de la nature de la résine d'imprégnation et d» durcisseur. Dans le présent exemple» les moyens de réticulation 13 sont formés par un diffuseur de chaleur 16, et par exenple des résistances qui peuvent être électriques» à huile» à eau, a vapeur etc.The crosslinking means 13 are chosen according to the nature of the impregnation resin and of the hardener. In the present example "the crosslinking means 13 are formed by a heat diffuser 16, and for example resistors which can be electric" oil ", water, steam etc.

Toutefois» le diffuseur de chaleur 16 pourrait également être formé par un diffuseur d'air chaud pulsé, un diffuseur de lumière infra-rouge, ou par application d'un courant électrique qui utilise les propriétés conductrices des fibres de matériaux composites pour transmettre le courant électrique et la chaleur qu'il dégage etc.However, the heat diffuser 16 could also be formed by a pulsed hot air diffuser, an infrared light diffuser, or by the application of an electric current which uses the conductive properties of the fibers of composite materials to transmit the current. electric and the heat it gives off etc.

De préférence, lorsque l'on, choisi un diffuseur de chaleur 16 de type résistance, ce dernier est disposé à l'intérieur de la matrice 3 dont la nature métallique du mandrin 4 assure le transfert thermique.Preferably, when one chooses a heat diffuser 16 of the resistance type, the latter is disposed inside the matrix 3, the metallic nature of the mandrel 4 ensuring heat transfer.

Il est à noter que lés moyens de réticulation 13 peuvent également être formés par tout moyen, permettant d'activer une réticulation de là résine et du durcisseur tel qu'un diffuseur de lumière ultraviolette (ÜV), un bain, comportant une solution d'agent chimique activateur etc·.It should be noted that the crosslinking means 13 can also be formed by any means, making it possible to activate a crosslinking of the resin and of the hardener such as an ultraviolet light (UV) diffuser, a bath, comprising a solution of activating chemical agent etc ·.

Dans les exemples illustrés aux figures 1 et 2, la machine de fabrication 1 comporte un système de traction 17 qui est. initialement disposé à proximité de la seconde extrémité 15 de la matrice 3.In the examples illustrated in Figures 1 and 2, the manufacturing machine 1 comprises a traction system 17 which is. initially disposed near the second end 15 of the die 3.

Le système de traction 17 est configuré pour exercer une traction sur l'objet creux 2 de manière à allonger et démouler simultanément au niveau de la seconde extrémité 15 de la matrice 3. Ainsi, le système de traction 17 permet de démouler l'objet creux 2 en formation, en séparant au niveau de la seconde extrémité 15 de la matrice 3, les parois 12 rigidifiées de l'objet creux 2 de la matrice 3. IX est ainsi possible de fabriquer un objet creux 2 de grandes dimensions par exemple un cylindre supérieur à trente mètres de long, en utilisant une matrice 3 de petite taille inférieure à. un mètre de long. Avantageusement, le système de traction. 17 en permet de démouler l'objet creux 2 en formation et de réduire 1 ' encombrement des installations nécessaires à la production d'objet creux 2 de grandes dimensions.The traction system 17 is configured to exert traction on the hollow object 2 so as to simultaneously extend and demold at the second end 15 of the die 3. Thus, the traction system 17 makes it possible to demold the hollow object 2 in formation, by separating at the second end 15 of the matrix 3, the stiffened walls 12 of the hollow object 2 of the matrix 3. IX is thus possible to manufacture a hollow object 2 of large dimensions, for example a cylinder greater than thirty meters long, using a small matrix 3 less than. one meter long. Advantageously, the traction system. 17 makes it possible to demold the hollow object 2 in formation and to reduce the size of the installations necessary for the production of large hollow object 2.

Avantageusement, le dispositif de traction 17 est configuré de façon, à appliquer une traction .désaxée pour obtenir un objet creux .2 cintré. Ainsi, il est possible de désaxer la force de traction selon un angle choisi en fonction de la forme que l'on souhaite donner à l'objet creux 2 en formation. Cette caractéristique permet de réaliser un objet creux 2 qui comporte au moins une section angulaire tel qu'un objet creux 2 cintré ou un objet creux 2 présentant une forme ondulée.Advantageously, the traction device 17 is configured so as to apply a traction offset to obtain a curved hollow object .2. Thus, it is possible to offset the tensile force at an angle chosen according to the shape which it is desired to give to the hollow object 2 in formation. This characteristic makes it possible to produce a hollow object 2 which comprises at least one angular section such as a curved hollow object 2 or a hollow object 2 having a wavy shape.

Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 2, afin de former un objet creux sensiblement rectiligne, le dispositif de traction 15 applique une traction sensiblement longitudinale sur l'extrémité initiale 19 de l'objet creux 2 dans le prolongement de l'axe longitudinal de la matrice 3. De plus, le système de traction 17 permet d'allonger l'objet creux 2 en formation de manière longitudinale.In the example illustrated in FIGS. 1 and 2, in order to form a substantially rectilinear hollow object, the traction device 15 applies a substantially longitudinal traction on the initial end 19 of the hollow object 2 in the extension of the longitudinal axis of the matrix 3. In addition, the traction system 17 makes it possible to lengthen the hollow object 2 in formation longitudinally.

Dans l’exemple illustré aux figures 1 et 2, le système de traction 17 exerce une traction sur l'objet creux 2 sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la matrice 3. Dans cet exenple, le système de traction 17 comporte un organe de fixation 18 qui relie de manière rigide à l'objet creux 2 en formation, ici un crochet, l'organe de fixation 18 étant accroché à une extrémité initiale 19 de l'objet creux 2 en formation. L'extrémité initiale 19 correspond aux premiers enroulements du film de fibres 6 pré-iaprégné sur la matrice 3 lors du démarrage de la fabrication, de l'objet creux 2, L'organe de fixation 18 est -relié à un dispositif de traction. 17 tel qu'un chariot sur rails, un chenillard etc.In the example illustrated in FIGS. 1 and 2, the traction system 17 exerts traction on the hollow object 2 substantially parallel to the longitudinal axis of the matrix 3. In this example, the traction system 17 comprises a member for attachment 18 which rigidly connects to the hollow object 2 in formation, here a hook, the fixing member 18 being hooked to an initial end 19 of the hollow object 2 in formation. The initial end 19 corresponds to the first windings of the film of fibers 6 pre-impregnated on the matrix 3 during the start of manufacture, of the hollow object 2, the fixing member 18 is linked to a traction device. 17 such as a trolley on rails, a chase etc.

Dans un premier exemple de réalisation illustré à la figure 1, la machine de fabrication 1 comprend des outils 20 de finition disposés au voisinage de la seconde extrémité 15 de la matrice 3. Les outils 20 de finition permettent de réaliser un traitement surfacique extérieur des parois 12 de l'objet creux 2 alors qu'il est en formation au niveau de la première extrémité 9 et du tronçon centrale 14 de la matrice 3, et que ses parois 12 sont partiellement rigidifiées et donc plus facilement façonnables. De préférence, les outils 20 de finitions sont adaptés à compacter, lisser, polir et colorer les parois 12 partiellement rigidifiées de l'objet creux 2 en formation.In a first exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, the manufacturing machine 1 comprises finishing tools 20 arranged in the vicinity of the second end 15 of the matrix 3. The finishing tools 20 make it possible to perform an external surface treatment of the walls 12 of the hollow object 2 while it is being formed at the first end 9 and the central section 14 of the matrix 3, and its walls 12 are partially stiffened and therefore more easily shaped. Preferably, the finishing tools 20 are adapted to compact, smooth, polish and color the partially stiffened walls 12 of the hollow object 2 in formation.

A cet effet, les outils 20 de finitions comportent une spatule disposée au contact des parois 12 partiellement rigidifiées. La spatule applique une force radiale ayant peur effet de âégazer et de contacter le matériau composite qui forme les parois 12 de l'objet creux: 2.To this end, the finishing tools 20 include a spatula disposed in contact with the partially stiffened walls 12. The spatula applies a radial force being afraid to degas and contact the composite material which forms the walls 12 of the hollow object: 2.

Considérant le contexte industriel et commercial actuel qui favorise les produits présentant un rendu esthétique de qualité, aux fins de lisser et polir les parois 12 partiellement rigidifiées de l'objet creux 2 en formation, les outils 20 de finition, peuvent également comporter un applicateur de crème de lissage ou le polissage disposé en amont de la spatule.Considering the current industrial and commercial context which favors products presenting an aesthetic quality, for the purposes of smoothing and polishing the partially stiffened walls 12 of the hollow object 2 in formation, the finishing tools 20, may also include an applicator for smoothing cream or polishing placed upstream of the spatula.

Toujours dans ce contexte, les outils 20 de finition peuvent coaporter un applicateur de pigmentation afin de colorer la surface extérieure des parois 12 de l'objet creux 2 en formation.Still in this context, the finishing tools 20 can co-carry a pigmentation applicator in order to color the external surface of the walls 12 of the hollow object 2 in formation.

Selon une autre possibilité de réalisation de l'invention, les outils 20 de finition comportent un. distributeur 21 d'un film, de finition 22 qui peut être coloré au préalable. Le distributeur de film peut être constitue d'une bobine de film de finition enroulé sur un tambour rotatif, le tambour déroulant le film de finition 22 alors que ce dernier est enroulé autour des parois 12 partiellement rigidifiées de l'objet creux 2 en formation.According to another possible embodiment of the invention, the finishing tools 20 comprise a. distributor 21 of a film, of finishing 22 which can be colored beforehand. The film dispenser may consist of a reel of finishing film wound on a rotary drum, the drum unwinding the finishing film 22 while the latter is wound around the walls 12 partially stiffened of the hollow object 2 being formed.

Afin de former des objets creux 2 étanches, les outils 20 de finition peuvent comporter un applicateur d'une couche d'étanchéité, par exemple un distributeur d'un filin d'étanchéité. En outre, il est également possible de disposer un distributeur d'un film d'étanchéité au: niveau de la première extrémité 9 de la matrice 3. Ainsi, en enroulant le film d'étanchéité, d'une part, de prime abord sur l'enrouleur 5 avant le film de fibres 6, et d'autre part, au niveau de la seconde extrémité 15 de la matrice 3 à la surface extérieure des parois 12 de l'objet creux 2 en formation, il est possible de former un objet creux 2 dont les surfaces extérieure et intérieure sont étanches.In order to form watertight hollow objects 2, the finishing tools 20 may include an applicator with a sealing layer, for example a distributor of a sealing rope. In addition, it is also possible to have a distributor of a sealing film at: level of the first end 9 of the matrix 3. Thus, by winding the sealing film, on the one hand, at first sight on the winder 5 before the fiber film 6, and on the other hand, at the second end 15 of the matrix 3 at the outer surface of the walls 12 of the hollow object 2 in formation, it is possible to form a hollow object 2 whose outer and inner surfaces are waterproof.

Selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention illustré à la figure 2, la machine de fabrication 1 costçorte d'un second côté 23 de la matrice 3 et à proximité de la première extrémité 9 de la matrice 3, un fournisseur 24 de bande de renforcement 25.According to a second exemplary embodiment of the invention illustrated in FIG. 2, the manufacturing machine 1 costçorte on a second side 23 of the matrix 3 and near the first end 9 of the matrix 3, a strip supplier 24 reinforcement 25.

De la même manière, que la source 10 de film de fibres 6 composites, le fournisseur 24 de bande de renforcement 25 peut être constitué par un tambour rotatif sur lequel est enroulé une bande de renforcement 25. Le tambour rotatif déroulant la bande de renforcement 25 alors que la matrice 3 l'enroule.In the same way, as the source 10 of film of composite fibers 6, the supplier 24 of reinforcing strip 25 can be constituted by a rotary drum on which is wound a reinforcing strip 25. The rotary drum unwinding the reinforcing strip 25 while the matrix 3 wraps it.

De manière générale, la bande de renforcement 25 utilisée pour réaliser un matériau de type « sandwich » peut être constituée par une mousse légère par exemple une mousse de type polymérique, ou par un matériau ductile à structure creuse. Ainsi, l'ajout de cette bande de renforcement 25 aux parois 12 permet de réaliser un gain en masse important de l'objet creux 2 et un renforcement de ses propriétés de résistance mécanique. L'enroulement simultané du film de fibres 6 caposites préimprégné et de la bande de renforcement 25 de largeur inférieure créé un réseau d'alvéole 26 par insertion et recouvrement de la bande de renforcement 25 au sein du film de fibres 6 composites pré-imprégné et ainsi de réaliser un objet creux 2 dont les parois 12 sont réalisées en matériau de type « sandwich » ou alvéolaire (illustré à la figure 3). Il est à noter que la forme du réseau d'alvéole 26 est fonction de la forme de la bande de renforcement 25 qui peut varier selon les propriétés mécaniques recherchées.In general, the reinforcing strip 25 used to produce a material of the “sandwich” type can be constituted by a light foam, for example a foam of the polymeric type, or by a ductile material with a hollow structure. Thus, the addition of this reinforcing strip 25 to the walls 12 makes it possible to achieve a significant gain in mass of the hollow object 2 and a strengthening of its mechanical resistance properties. The simultaneous winding of the pre-impregnated fiber-cap film 6 and the reinforcing strip 25 of smaller width creates a cell network 26 by inserting and covering the reinforcing strip 25 within the pre-impregnated composite fiber film 6 and thus producing a hollow object 2, the walls 12 of which are made of a “sandwich” or cellular type material (illustrated in FIG. 3). It should be noted that the shape of the cell network 26 is a function of the shape of the reinforcing strip 25 which can vary according to the mechanical properties sought.

Selon un troisième exemple de réalisation de l'invention illustré à la figure 4, la machine de fabrication 1 comporte une matrice 3 dont le mandrin 4 comporte un corps creux 27.According to a third embodiment of the invention illustrated in FIG. 4, the manufacturing machine 1 comprises a matrix 3, the mandrel 4 of which comprises a hollow body 27.

Dans cet exemple de réalisation, le corps creux 27 est formé par deux profilés de section transversale en forme de « C ». Plus particulièrement, le corps creux 27 comporte un grand profilé 28 et un petit profilé 29, le petit profilé 29 s'emboîtant dans le grand profilé 28 par coulissement.In this exemplary embodiment, the hollow body 27 is formed by two profiles of cross section in the shape of "C". More particularly, the hollow body 27 comprises a large section 28 and a small section 29, the small section 29 fitting into the large section 28 by sliding.

De plus, le grand et le petit profilé 28, 29 soat mobiles l'un par rapport à l'autre de manière à faire varier le diamètre et/ou la forme du mandrin 4. Avantageusement, les propriétés évolutives du mandrin 4 permettent de fabriquer un objet creux 2 présentant un diamètre et/ou une forme évolutifs tels qu'un objet creux 2 de forme conique.In addition, the large and the small section 28, 29 are movable relative to each other so as to vary the diameter and / or the shape of the mandrel 4. Advantageously, the evolving properties of the mandrel 4 make it possible to manufacture a hollow object 2 having an evolving diameter and / or shape such as a hollow object 2 of conical shape.

En outre, la machine de fabrication 1 comporte un variateur 30 adapté à déplacer le grand et le petit profilé 28, 29 l'un par rapport à l'autre. Le variateur 30 comporte au moins un vérin. 31, ici trois vérins, disposés entre l'axe de rotation 7 et le corps creux 27 du mandrin 4, chaque vérin 31 étant lié mécaniquement à l'axe de rotation 7 et au corps creux 27 du mandrin 4.In addition, the manufacturing machine 1 comprises a variator 30 adapted to move the large and the small section 28, 29 relative to each other. The variator 30 comprises at least one cylinder. 31, here three jacks, arranged between the axis of rotation 7 and the hollow body 27 of the mandrel 4, each jack 31 being mechanically linked to the axis of rotation 7 and to the hollow body 27 of the mandrel 4.

Le variateur 30 peut également comporter tout type de système mécanique permettant de faire varier le diamètre et/ou la forme du mandrin 4.The variator 30 can also include any type of mechanical system making it possible to vary the diameter and / or the shape of the mandrel 4.

Dans le présent exemple, chaque vérin 31 s'étend, radialement depuis l'axe de rotation 7 du mandrin 4 vers le corps creux 27 deux vérins 31 sont liés mécaniquement au grand profilé 28 alors qu'un dernier vérin 31 est lié mécaniquement au petit profilé 29 (illustré à la figure 4). Dans ce contexte, chaque vérin. 31 exerce use force de poussée ou de traction au profilé 28, 29 auquel il est lié de façon à les faire coulisser l'un par rapport à l'autre et ainsi de faire varier le diamètre et/ou la forme du corps creux 27 du mandrin 4.In the present example, each cylinder 31 extends radially from the axis of rotation 7 of the mandrel 4 towards the hollow body 27 two cylinders 31 are mechanically linked to the large profile 28 while a last cylinder 31 is mechanically linked to the small profile 29 (illustrated in Figure 4). In this context, each cylinder. 31 exerts use of pushing or pulling force on the profile 28, 29 to which it is linked so as to make them slide relative to each other and thus to vary the diameter and / or the shape of the hollow body 27 of the chuck 4.

De préférence, le variateur 30 comporte six vérins 31 organisés par triplette 32, c'est-à-dire, un ensemble de trois vérins 31, dont deux vérins 31 sont reliés au grand profilé 31 du mandrin 4 alors que le troisième vérin 31 est relié au petit profilé 29 du mandrin 4. Dans l'optique d'optimiser le contrôle de l'évolution du diamètre et/ou de la forme du mandrin 4, chaque triplette 32 de vérin 31 est disposée au voisinage d'une des deux extrémités 9, 15 de la matrice 3.Preferably, the variator 30 comprises six jacks 31 organized by triplet 32, that is to say, a set of three jacks 31, two jacks of which are connected to the large section 31 of the mandrel 4 while the third jack 31 is connected to the small profile 29 of the mandrel 4. With a view to optimizing the control of the development of the diameter and / or of the shape of the mandrel 4, each triplet 32 of actuator 31 is arranged in the vicinity of one of the two ends 9, 15 of matrix 3.

Selon une caractéristique additionnelle, la machine de fabrication 1 comporte une unité de pilotage programmable tel qu'un terminal informatique. L'unité de pilotage est programmable par un opérateur et adaptée à piloter de manière automatique la vitesse de rotation de l'axe de rotation 9 de l'enrouleur 5 de la matrice 3» le variateur 30 permettant de modifier les dimensions du mandrin 4, le déclenchement et l'intensité de fonctionnement des moyens de réticulations 13» la vitesse, la force et l'orientation de traction du système de traction 17, le déclenchement des outils 20 de finition etc.According to an additional characteristic, the manufacturing machine 1 comprises a programmable control unit such as a computer terminal. The control unit is programmable by an operator and adapted to automatically control the speed of rotation of the axis of rotation 9 of the reel 5 of the matrix 3 "the variator 30 making it possible to modify the dimensions of the mandrel 4, the triggering and operating intensity of the crosslinking means 13, the speed, the force and the orientation of traction of the traction system 17, the triggering of the finishing tools 20, etc.

Selon une possibilité de l'invention» après programmation réalisée par un opérateur, l'unité de pilotage assure donc la gestion d'un procédé de fabrication d'un objet creux 2 prédéterminé.According to one possibility of the invention "after programming carried out by an operator, the control unit therefore ensures the management of a process for manufacturing a predetermined hollow object 2.

Selon ub exemple de procédé de fabrication d'un objet creuse 2 réalisé dans un matériau composite selon l'invention, le procédé de fabrication comporte une étape de programmation de l'unité de pilotage.According to an example of a method of manufacturing a hollow object 2 made of a composite material according to the invention, the manufacturing method includes a step of programming the control unit.

L'étape de programmation de l'unité de pilotage permet de définir le diamètre et/ou la forme de l'objet creux 2 désiré, la vitesse de rotation de l'axe de rotation 9 de l'enrouleur 5 de la matrice 3» et tous les paramètres nécessaires au contrôle du procédé de fabrication.The programming step of the control unit makes it possible to define the diameter and / or the shape of the desired hollow object 2, the speed of rotation of the axis of rotation 9 of the reel 5 of the matrix 3 " and all the parameters necessary to control the manufacturing process.

Plus particulièrement» il est possible de programmer le variateur 30 afin de faire évoluer le diamètre et/ou la forme de la du mandrin 4 au cours du procédé de fabrication de l'objet creux 2. Cette étape permet de programmer la machine de fabrication 1 afin de fabriquer un objet creux 2 présentant des dimensions spécifiques et évolutives tel qu'un objet creux 2 conique.More particularly »it is possible to program the variator 30 in order to change the diameter and / or the shape of the mandrel 4 during the manufacturing process of the hollow object 2. This step makes it possible to program the manufacturing machine 1 in order to manufacture a hollow object 2 having specific and evolving dimensions such as a conical hollow object 2.

Dans le cas où l'on utilise un matériau thermodurcissable pour renforcer le film de fibres 6» le procédé de fabrication peut comporter une étape d'imprégnation du film de fibres 6 composites. L'étape d'imprégnation du film de fibres 6 consiste à guider le film de fibres € composites depuis une source 10 de film vers un bac d'imprégnation, par exemple à l'aide d'un rouleau disposé à l'intérieur du bac d'imprégnation. L'étape d'imprégnation permet d'enduire le film de fibres 6 d'une résine et d'un durcisseur précurseurs d'un matériau composite à longues chaînes.In the case where a thermosetting material is used to reinforce the fiber film 6 ", the manufacturing process may include a step of impregnating the film of composite fibers 6. The step of impregnating the fiber film 6 consists in guiding the film of composite fibers from a source 10 of film to an impregnation tank, for example using a roller placed inside the tank. impregnation. The impregnation step makes it possible to coat the fiber film 6 with a resin and a hardener precursors with a composite material with long chains.

Le procédé de fabrication comporte une étape d'enroulement filamentaire du film de fibres 6 composites pré-imprégné sur une matrice 3. A cet effet, le film de fibres 6 cosiposites préimprégné est positionné par le premier côté 8 de la matrice 3 sur sa première extrémité 9. Dans le cas présent, la rotation de la matrice 3 induit 1'enroulement filamentaire du film de fibres 6 composites pré-xmprégné. Plus particulièrement, le film de fibres 6 composites s'insert de manière tangentielle du premier côté 8 de la matrice· 3, la rotation de l'enrouleur 5 entraînant 1'enroulement f ilamentaire. Cette étape permet de préformer des parois 12 de l'objet creux 2 en formationThe manufacturing process comprises a step of filament winding of the film of 6 composite fibers prepreg on a matrix 3. For this purpose, the film of fibers 6 cosiposites prepreg is positioned by the first side 8 of the matrix 3 on its first end 9. In the present case, the rotation of the matrix 3 induces the filament winding of the film of pre-impregnated composite fibers 6. More particularly, the film of composite fibers 6 is inserted tangentially on the first side 8 of the matrix · 3, the rotation of the winder 5 causing the filament winding. This step makes it possible to preform the walls 12 of the hollow object 2 in formation

Il est à noter que lorsque l'industriel choisie d'utiliser un film de fibres 6 initialement pré-imprégné et/ou un matériau thermoplastxque de renforcement, le film de fibres S est directement enroulé sur la matrice 3 sans passer par une étape d’imprégnation.It should be noted that when the manufacturer chooses to use a fiber film 6 that is initially prepreg and / or a thermoplastic reinforcing material, the fiber film S is directly wound on the matrix 3 without going through a step of impregnation.

Le procédé de fabrication peut comporter une étape de lubrification du mandrin 4 de la matrice 3 de manière à ce que le film de fibres 6 composites pré-imprégné n'adhère pas au mandrin 4 au cours- du procédé' de fabrication,.The manufacturing process may include a step of lubricating the mandrel 4 of the matrix 3 so that the film of prepreg composite fibers 6 does not adhere to the mandrel 4 during the manufacturing process.

Le procédé de fabrication peut comporter une étape de pontage dans laquelle le film de fibres 6 est enroulé simultanément et conjointement avec une bande de renforcement 25, par exemple une bande de mousse de type polymérique ou un matériau ductile à structure creuse. Cette étape de pontage permet de réaliser un objet creux 2 présentant une structure sandwich/ou alvéolaire dans laquelle la bande de renforcement 25 est insérée dans la paroi 12 de l'objet creux 2 (illustré à la figure 3>.The manufacturing process may include a bridging step in which the fiber film 6 is wound simultaneously and jointly with a reinforcing strip 25, for example a strip of polymer type foam or a ductile material with a hollow structure. This bridging step makes it possible to produce a hollow object 2 having a sandwich / or cellular structure in which the reinforcing strip 25 is inserted into the wall 12 of the hollow object 2 (illustrated in FIG. 3>.

Dans l'exemple de la figure 2, le film de fibres 6 composites est inséré de manière tangentielle d'un premier côté 8 de la matrice 3 et l'enroulement filamentaire du film de fibres 6 s'effectue par le bas de la matrice 3. Simultanément, la bande de renforcement 25 est insérée tangentiellement par le second côté 23 de la matrice 3 et par le haut de la matrice 3 alors que celle-ci emporte déjà au moins une couche du film de fibres 6.In the example of FIG. 2, the film of composite fibers 6 is tangentially inserted from a first side 8 of the matrix 3 and the filament winding of the fiber film 6 is carried out from the bottom of the matrix 3 Simultaneously, the reinforcing strip 25 is tangentially inserted through the second side 23 of the matrix 3 and from the top of the matrix 3 while the latter already carries at least one layer of the fiber film 6.

De cette manière, la bande de renforcement 25 s'-enroule sur le film de fibres 6 déjà enroulé sur la matrice 3, avant qu'au moins une deuxième couche de film de fibres 6 recouvre à son tour la bande de renforcement 25 en s'enroulant sur la matrice 3 et préformant ainsi des parois 12 qui coarçportent une structure de type « sandwich » ou alvéolaire.In this way, the reinforcing strip 25 is wound on the fiber film 6 already wound on the matrix 3, before at least a second layer of fiber film 6 in turn covers the reinforcing strip 25 in s 'winding on the matrix 3 and thus preforming walls 12 which coarçportent a structure of the "sandwich" or cellular type.

Le procédé de fabrication comporte une étape de réticulation du film de fibres 6 composites pré-imprégné et enroulé sur la matrice 3 de manière à former des parois 12 de l'objet creux 2. Des moyens de réticulation 13 permettent d'induire la réticulation de la résine imprégnant le film de fibres 6 composites impliquant une solidification -des parois 12 de l'objet creux 2 en formation. Dans les exemples illustrés aux figures 1 et 2, les moyens de réticulation 12 sont formés par un diffuseur de chaleur 16 disposé au voisinage du tronçon centralThe manufacturing process comprises a step of crosslinking the film of composite fibers 6 prepreg and wound on the matrix 3 so as to form walls 12 of the hollow object 2. Crosslinking means 13 make it possible to induce the crosslinking of the resin impregnating the film of composite fibers 6 involving a solidification of the walls 12 of the hollow object 2 in formation. In the examples illustrated in Figures 1 and 2, the crosslinking means 12 are formed by a heat diffuser 16 disposed in the vicinity of the central section

14 de la matrice 3.14 of matrix 3.

Avantageusement, la solidification -des parois 12 de l'objet creux en formation est progressive, le procédé de fabrication comporte ainsi une étape de finition de manière à optimiser l'aspect esthétique des parois 12 de l'objet creux 2 en formation.Advantageously, the solidification of the walls 12 of the hollow object in formation is progressive, the manufacturing process thus comprises a finishing step so as to optimize the aesthetic appearance of the walls 12 of the hollow object 2 in formation.

De préférence, l'étape de finition est réalisée à la suite de l'étape de réticulation de manière à ce que l'étape de finition se déroule sur des parois 12 partiellement solidifiées de l'objet creux 2 en formation. Avantageusement, le travail de finition est facilité, puisque les outils 20 de finition travaillent sur des parois 12 malléables. Cette caractéristique entraine une réduction de l'énergie apportée aux outils 20 de finition et donc des coûts relatifs aux finitions de l'objet creux 2. Cette réduction, des coûts de finition constitue ua avantage concurrentiel indéniable.Preferably, the finishing step is carried out following the crosslinking step so that the finishing step takes place on walls 12 partially solidified of the hollow object 2 in formation. Advantageously, the finishing work is facilitated, since the finishing tools 20 work on malleable walls 12. This characteristic leads to a reduction in the energy supplied to the finishing tools 20 and therefore in the costs relating to the finishing of the hollow object 2. This reduction in finishing costs constitutes an undeniable competitive advantage.

L'étape de finition qui consiste à lisser, contacter et colorer les parois 12 de l'objet creux 2 en formation de manière à obtenir un aspect esthétique extérieur de qualité.The finishing step which consists in smoothing, contacting and coloring the walls 12 of the hollow object 2 in formation so as to obtain a quality exterior aesthetic appearance.

L'étape de finition peut comporter une étape de dégazage et de compactage réalisée par la spatule appliquant une force radiale sur la surface extérieure des parois 12 de l'objet creux 2 en formation.The finishing step may include a degassing and compacting step carried out by the spatula applying a radial force on the outer surface of the walls 12 of the hollow object 2 in formation.

L'étape de finition peut comporter une étape de lissage/polissage qui peut être réalisée à l'aide d'un applicateur de crème de lissage, 1'applicateur étant disposé- à proximité de la matrice 3.The finishing step may include a smoothing / polishing step which can be carried out using a smoothing cream applicator, the applicator being placed near the matrix 3.

L'étape de finition peut comprendre une étape de pigmentation des parois 12 de l'objet creux 2 en formation. Cette étape est réalisée par un applicateur de pigmentation positionné à proximité de la matrice 3.The finishing step may include a step of pigmentation of the walls 12 of the hollow object 2 in formation. This step is carried out by a pigmentation applicator positioned near the matrix 3.

L'étape de finition peut comporter une étape d'enroulement filamentaire d'un film de finition 22 sur les parois 12 de l'objet creux 2 en formation (illustré à la figure 2). Avantageusement, 1'enroulement filamentaire permet de canpacter lés parois 12 de l'objet creux 2 en formation tout en fournissant un rendu surfacique lisse.The finishing step may include a filament winding step of a finishing film 22 on the walls 12 of the hollow object 2 being formed (illustrated in FIG. 2). Advantageously, the filament winding allows the walls 12 of the hollow object 2 in formation to be canpact while providing a smooth surface rendering.

Le procédé de fabrication comporte une étape de démoulage séparant les parois 12 de l'objet creux 2 de la matrice 3 au niveau de la seconde extrémité 23 de la matrice 3. Dans le même teaips, les parois 12 de l'objet creux 2 en formation situées au niveau du tronçon central 14 et de la première extrémité 9 de la matrice 3 migrent vers la seconde extrémité 23 de la matrice 3. L'étape de démoulage consiste à appliquer une traction sur les parois 12 de l'objet creux 2 en formation au niveau de 1 'extrémité initiale 19 de l'objet creux 2. Dans le présent exenple illustré aux figures 1 et 2, de manière à fabriquer un objet creux 2 sensiblement rectiligne la traction est appliquée de manière sensiblement parallèle à la direction longitudinale dans laquelle s'étend la matrice 3. Ainsi, la partie de l'objet creux 2 qui est terminée/finie est démoulée alors que l'objet creux 2 est toujours en formation.The manufacturing process includes a demolding step separating the walls 12 of the hollow object 2 of the matrix 3 at the second end 23 of the matrix 3. In the same teaips, the walls 12 of the hollow object 2 in formation located at the level of the central section 14 and of the first end 9 of the matrix 3 migrate towards the second end 23 of the matrix 3. The demolding step consists in applying traction on the walls 12 of the hollow object 2 in formation at the initial end 19 of the hollow object 2. In the present example illustrated in FIGS. 1 and 2, so as to produce a hollow object 2 which is substantially rectilinear, the traction is applied in a manner substantially parallel to the longitudinal direction in which extends the matrix 3. Thus, the part of the hollow object 2 which is finished / finished is removed from the mold while the hollow object 2 is still in formation.

Avantageusement, le démoulage de l'objet creux 2 permet d'allonger la longueur de l'objet creux 2 et ainsi de former des objets de grandes dimensions, par exemple supérieure à trente mètres- de long, en utilisant une matrice 3 de petites dimensions, par exemple inférieure à un mètre de long.Advantageously, the release of the hollow object 2 makes it possible to lengthen the length of the hollow object 2 and thus to form large objects, for example greater than thirty meters long, using a matrix 3 of small dimensions. , for example less than a meter long.

D'invention peut également comporter une ou plusieurs étapes de réorientation de la force de traction de manière à réaliser un objet creux 2 comportant au moins une section angulaire.The invention may also include one or more steps for redirecting the tensile force so as to produce a hollow object 2 comprising at least one angular section.

L'étape de démoulage sépare une partie finie de l'objet creux 2 en formation alors que se poursuivent :The demolding step separates a finished part of the hollow object 2 in formation while continuing:

- l'étape d'enroulement filamentaire au niveau de la première extrémité 9 de la matrice 3,the filament winding step at the level of the first end 9 of the matrix 3,

- l'étape de réticulation au niveau du tronçon central 14 de la matrice 3,the crosslinking step at the level of the central section 14 of the matrix 3,

- l'étape de finition au niveau de la seconde extrémité 15 de la matrice 3, et de manière optionnelle l'étape d'imprégnation au niveau du bac d'imprégnation, ©t- the finishing step at the second end 15 of the die 3, and optionally the impregnation step at the impregnation tank, © t

- l'étape de pontage au niveau de la première extrémité 9 de la matrice 3.the bridging step at the level of the first end 9 of the matrix 3.

Claims

1. Manufacturing machine (1) of a hollow object (2) made of a composite material, the manufacturing machine (1) comprises a matrix (3) equipped with a reel (5) and use source (10) of composite fiber film (6) positioned near a first end (9) of the matrix (3), the reel (5) being adapted to wind the end (11) of the fiber film (6) opposite the source (10) of fiber film (6), characterized in that it comprises crosslinking (13) and solidification means, arranged in the vicinity of the matrix (3) which make it possible to crosslink the fiber film (6) composites wound around the matrix (3) so as to form rigid walls (12) of the hollow object (2) being formed.

2. Manufacturing machine (1) according to claim 1, characterized in that the reel (5) is formed by a .rotation axis (9) mechanically connected to a mandrel (4) forming the matrix (3) which is thus driven in an axial rotational movement.

3. Manufacturing machine (1) according to claim 2, characterized in that the mandrel (4) comprises a hollow body (27) which is formed by two profiles of cross section in the shape of "C", a large profile (28 ) in which fits a small profile (29).

4. Manufacturing machine (1) according to claim 3, characterized in that the large and the small section (28, 29) are movable relative to each other so as to vary the diameter and / or the shape of the mandrel (4) and therefore of manufacturing a hollow object. (2) having an evolving diameter and / or shape.

5. Manufacturing machine (1) according to claim 4, characterized in that it carries a variator (30) adapted to move the large and the small profile (28, 29) relative to each other so varying the diameter and / or the shape of the mandrel (4).

6. Manufacturing machine (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that a traction system (17)

5 is arranged near a second end (15) of the matrix (3), the traction system. (17) being configured to exert traction on the hollow object (2) so as to stretch and unmold the hollow object (2) and forming at the second end <15j of the matrix <3).

10

7. Manufacturing machine (1) according to one of claims

1 to 6 / characterized in that the crosslinking means (13) are formed by a heat diffuser (16).

8. Manufacturing machine (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that it co-carries a dispenser

15 (21) of a reinforcing strip (25) disposed in the vicinity of the first end (9) of the matrix making it possible to manufacture a hollow object (2) whose walls (12) have a “sandwich” or cellular structure.

9. Method for manufacturing a hollow object (2) produced in

20 a composite material characterized in that it comprises s

a step of filament winding of the film, of composite fibers (6) prepreg on a matrix (3) î

a step of crosslinking the film of composite fibers (6) prepreg and wound on the matrix (3)

25 so as to form rigid walls (12) of the hollow object (2); and

- a demolding step separating the hollow object (2) from the matrix (3).

10. The manufacturing method according to claim

30 above, characterized in that the demolding step separates a finished part of the hollow object (2) in formation while the filament winding and crosslinking steps continue to form the hollow object (2) on the matrix (3).

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