FR3063920A1 - Tuyauterie specifique pour moteur d'aeronef et procede de fabrication associe - Google Patents

Tuyauterie specifique pour moteur d'aeronef et procede de fabrication associe Download PDF

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Abstract

Procédé de fabrication d'une tuyauterie spécifique (20) pour moteur d'aéronef, comprenant la réalisation d'une première portion (21) de la tuyauterie (20) au moyen d'une première méthode de fabrication additive et la réalisation d'une deuxième portion (22) de la tuyauterie (20) au moyen d'une deuxième méthode de fabrication additive différente de la première méthode.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 063 920 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 17 52058
COURBEVOIE © Int Cl8 : B 21 C 37/06 (2017.01), B 33 Y 10/00, 80/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 14.03.17. © Demandeur(s) : ZODIAC AERO DUCT SYSTEMS
©) Priorité : Société anonyme — FR.
@ Inventeur(s) : ROCHE JEAN-FRANCOIS.
©) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 21.09.18 Bulletin 18/38.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : ZODIAC AERO DUCT SYSTEMS
apparentés : Société anonyme.
©) Demande(s) d’extension : ©) Mandataire(s) : CASALONGA.
TUYAUTERIE SPECIFIQUE POUR MOTEUR D'AERONEF ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE.
_ Procédé de fabrication d'une tuyauterie spécifique (20) pour moteur d'aéronef, comprenant la réalisation d'une première portion (21) de la tuyauterie (20) au moyen d'une première méthode de fabrication additive et la réalisation d'une deuxième portion (22) de la tuyauterie (20) au moyen d'une deuxième méthode de fabrication additive différente de la première méthode.
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Tuyauterie spécifique pour moteur d’aéronef et procédé de fabrication associé
La présente invention se rapporte, de manière générale à une tuyauterie et à son procédé de fabrication.
L’invention se rapporte, plus précisément, à la fabrication d’une tuyauterie pour un moteur d’aéronef.
A bord d’un avion, des systèmes de conditionnement de l’air sont nécessaires, d’une part pour préserver le confort des passagers au sein de la cabine, d’autre part pour effectuer la fonction de dégivrage.
Généralement, le fonctionnement de ces systèmes est basé sur le prélèvement d’air en amont de la chambre de combustion du moteur, au niveau des compresseurs.
En particulier, le prélèvement de l’air est réalisé au moyen d’une tuyauterie, du moteur de l’avion appelée tubulure. La pièce est adaptée pour le prélèvement de l’air à la fois au niveau du compresseur haute pression et du compresseur basse pression.
L’air ainsi prélevé est redistribué dans l’avion à des fins, par exemple, de ventilation, de dégivrage, ou encore de pressurisation.
Dans l’état de la technique, il est classique de réaliser une telle tuyauterie en assemblant par mécano-soudage plusieurs composantes métalliques obtenues par chaudronnerie.
La figure 1 illustre une tubulure 1 selon l’art antérieur. Comme on peut le voir, une tubulure comporte classiquement un tube central 2 raccordé à deux tubes terminaux 3 et 4. Un tube coudé 5 est fixé sur le tube terminal 4 au moyen d’un raccord 8.
Les deux tubes terminaux 3 et 4 ainsi que le tube coudé 5 comprennent chacun une bride, respectivement 6, 7 et 9 à leur extrémité libre. Les brides 7 et 9 assurent le raccordement de la tubulure avec les compresseurs basse pression et haute pression.
Une pluralité de ferrures 10, 11 et 12, dont la fonction est de supporter la tubulure dans l’environnement du moteur, sont réparties le long des tubes. En outre, des embouts de capteurs 13 et 14 sont pourvus à la surface de la pièce.
Les ferrures et les capteurs sont soudés sur des renforts ou doublantes 15, 16, 17, 19 disposés autour de la pièce, visant à renforcer la structure.
Le procédé de fabrication d’une telle tuyauterie, long et fastidieux, nécessite l’assemblage d’un nombre élevé de composantes. De plus, ce procédé engendre des déformations fragilisant la pièce.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une tuyauterie spécifique pour moteur d’aéronef permettant de réduire le nombre de composantes à assembler et de limiter les déformations de la pièce lors de sa fabrication.
Il est donc proposé un procédé de fabrication d’une tuyauterie spécifique pour moteur d’aéronef, comprenant la réalisation d’une première portion de la tuyauterie au moyen d’une première méthode de fabrication additive et la réalisation d’une deuxième portion de la tuyauterie au moyen d’une deuxième méthode de fabrication additive différente de la première méthode.
Avantageusement, la première méthode de fabrication additive est une méthode de fabrication additive par fusion sélective par laser.
Encore plus avantageusement, la deuxième méthode de fabrication additive est une méthode de fabrication additive par construction laser additive directe.
On pourra prévoir que le procédé de fabrication comprenne la réalisation d’un évasement à l’une des extrémités de la première portion, l’évasement étant destiné à former un support pour le démarrage de la réalisation de la deuxième portion.
Selon une caractéristique, le procédé de fabrication peut comprendre une étape de réalisation d’un tube coudé sur la première portion par la méthode de fabrication additive par fusion sélective par laser de sorte que le tube coudé et la première portion forment une structure monobloc.
Selon une autre caractéristique, le procédé de fabrication peut comprendre la formation d’au moins une bride par une méthode de fabrication additive, la bride et la portion de la pièce sur laquelle la bride est réalisée formant une structure monobloc.
L’invention concerne également une tuyauterie spécifique pour moteur d’aéronef, comprenant une première portion obtenue par une première méthode de fabrication additive et une deuxième portion obtenue par une deuxième méthode de fabrication additive.
De préférence, la première portion est obtenue par fusion sélective par laser.
En outre, la deuxième portion peut être obtenue par construction laser additive directe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la tuyauterie correspond à une tubulure destinée au prélèvement d’air venant du moteur.
D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d’une tubulure pour moteur d’aéronef selon l’art antérieur ;
- la figure 2 illustre une vue en perspective d’une tubulure pour moteur d’aéronef selon l’invention ; et
- la figure 3 est une vue en coupe longitudinale représentant les extrémités d’une première et d’une deuxième portions de la tubulure selon un mode de réalisation illustré à la figure 2, destinées à être raccordées l’une à l’autre.
A la figure 2, une pièce de structure ou tuyauterie spécifique pour moteur d’aéronef est représentée. Dans l’exemple illustré, la tuyauterie est une tubulure destinée au prélèvement d’air venant du moteur.
La tuyauterie 20 comporte des première et deuxième portions et 22. Les deux portions 21 et 22 correspondent ici à deux tubes raccordés par l’une de leurs extrémités formant une jonction 23.
La première portion 21 est avantageusement pourvue d’un tube coudé 24, la première portion 21 et le tube coudé 24 formant une structure monobloc.
Par monobloc, on entend plus particulièrement une pièce fabriquée en seul bloc, en opposition avec une pièce comprenant plusieurs éléments fabriqués indépendamment puis assemblés.
L’extrémité libre de la portion 21 illustrée comprend une bride axiale 25 destinée à être raccordée à un compresseur basse pression du moteur et l’extrémité libre du tube coudé 24 comprend une bride latérale 26 destinée à être raccordée à un compresseur haute pression du moteur. Les brides 25, 26 et la première portion 21 forment, de préférence, une structure monobloc.
En outre, l’extrémité libre de la deuxième portion 22 comprend une bride 27 pouvant être raccordée à un système de refroidissement de l’air prélevé au niveau des compresseurs. La bride 27 et la deuxième portion 22 forment, de préférence, une structure monobloc.
Une pluralité de ferrures 28, 29 et 30 dont la fonction est de supporter la tubulure dans l’environnement du moteur, sont réparties le long des deux portions 21 et 22. Les ferrures forment, avantageusement, une structure monobloc avec la portion sur laquelle elles sont pourvues.
De préférence, un surplus de matière ou renfort 31 est pourvu sur la deuxième portion 22, de manière à renforcer les ferrures 28.
Aussi, la deuxième portion 22 est avantageusement pourvue d’embouts de capteurs 32 et 33. De préférence, la surface de la deuxième portion est renforcée par un surplus de matière, ce renfort et la deuxième portion formant une structure monobloc.
La portion 21 de la tuyauterie est obtenue par une première méthode de fabrication additive et la deuxième portion 22 est obtenue par une deuxième méthode de fabrication additive.
Par fabrication additive, on entend une méthode permettant la fabrication d’un objet par superposition de couches de matières à partir d’un modèle numérique 3D.
D’une part, la première portion 21 est, dans l’exemple illustré, obtenue par une méthode de fabrication additive par fusion sélective par laser.
D’autre part, la deuxième portion 22 est, de préférence, obtenue par une méthode de fabrication additive par construction laser additive directe.
Dans l’exemple illustré, lorsque la fabrication de la première portion 21 est achevée, la réalisation de la deuxième portion 22 est démarrée depuis l’extrémité de la première portion sur laquelle la deuxième portion doit être raccordée. Aucune soudure n’est donc nécessaire. Cependant, dans un mode de réalisation différent, on pourra aussi prévoir que les deux portions 21 et 22 soient réalisées séparément puis raccordées, par exemple, par soudage.
A la figure 3, sont représentées les extrémités des première et deuxième portions de la tubulure formant la jonction 23. Le plan de coupe passant par l’axe longitudinal 34 laisse apparaître un évasement 35 à l’extrémité de la première portion illustrée. L’évasement 35 est destiné à former un support pour le démarrage de la réalisation de la deuxième portion 22. La portion évasée 35 facilite le démarrage de l’étape de fabrication de la deuxième portion 22 par construction laser additive directe sur la première portion 21 et renforce la jonction 23 entre les deux portions 21 et 22.
De préférence, l’extrémité de la deuxième portion 22 formant la jonction 23 comporte également un évasement 36 de manière à renforcer le raccordement des deux portions 21 et 22.
Pour une meilleure visibilité des différents éléments, les deux portions 21 et 22 ont été représentées séparées l’une de l’autre.
D’une part, la méthode de fabrication additive par fusion sélective par laser, dans laquelle une poudre métallique est fusionnée progressivement et localement à l’aide d’un laser haute puissance, permet de réaliser des géométries complexes telles que la première portion 21 de la tubulure 20.
D’autre part, la méthode de fabrication additive par construction laser additive directe, dans laquelle de la poudre métallique, injectée coaxialement à un faisceau laser, est fusionnée pour réaliser des dépôts métalliques par couches successives, permet de réaliser des pièces de plus grandes dimensions et plus rapidement.
Le procédé de fabrication décrit ci-dessus permet de former des structures de design complexe de fine épaisseur et monoblocs. Il est ainsi possible de réduire considérablement le nombre de pièces à assembler pour la réalisation d’une tuyauterie telle que la tubulure 20 illustrée. Par exemple, il est possible de former le tube coudé 24 sur la première portion 21 sans raccord.
En outre, un tel procédé permet de fabriquer une pluralité de tuyauterie de manière reproductible, sans soudures difficiles à réaliser compte tenu de la complexité de la pièce 20.
Bien entendu, on pourra prévoir que l’invention se rapporte à une pièce de structure pour moteur d’aéronef autre qu’une tubulure.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d’une tuyauterie spécifique (20) pour moteur d’aéronef, comprenant la réalisation d’une première portion (21) de la tuyauterie (20) au moyen d’une première méthode de fabrication additive et la réalisation d’une deuxième portion (22) de la tuyauterie (20) au moyen d’une deuxième méthode de fabrication additive différente de la première méthode.
  2. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première méthode de fabrication additive est une méthode de fabrication additive par fusion sélective par laser.
  3. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième méthode de fabrication additive est une méthode de fabrication additive par construction laser additive directe.
  4. 4. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend la réalisation d’un évasement (35) à l’une des extrémités de la première portion (21), l’évasement (35) étant destiné à former un support pour le démarrage de la réalisation de la deuxième portion (22).
  5. 5. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de réalisation d’un tube coudé (24) sur la première portion (21) par la méthode de fabrication additive par fusion sélective par laser de sorte que le tube coudé (24) et la première portion (22) forment une structure monobloc.
  6. 6. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend la formation d’au moins une bride (25) par une méthode de fabrication additive, la bride (25) et la portion de la pièce (21) sur laquelle la bride (25) est réalisée formant une structure monobloc.
  7. 7. Tuyauterie spécifique pour moteur d’aéronef, comprenant une première portion (21) obtenue par une première méthode de fabrication additive et une deuxième portion (22) obtenue par une deuxième méthode de fabrication additive.
  8. 8. Tuyauterie selon la revendication 7, caractérisée en ce que la première portion (21) est obtenue par fusion sélective par laser.
    5
  9. 9. Tuyauterie selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que la deuxième portion (22) est obtenue par construction laser additive directe.
  10. 10. Tuyauterie selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu’elle correspond à une tubulure destinée au
    10 prélèvement d’air venant du moteur.
    1/3
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