FR3066429A1 - Installation et procede pour la fabrication d'une preforme fibreuse par enroulement d'une texture fibreuse en forme de bande - Google Patents

Installation et procede pour la fabrication d'une preforme fibreuse par enroulement d'une texture fibreuse en forme de bande Download PDF

Info

Publication number
FR3066429A1
FR3066429A1 FR1754484A FR1754484A FR3066429A1 FR 3066429 A1 FR3066429 A1 FR 3066429A1 FR 1754484 A FR1754484 A FR 1754484A FR 1754484 A FR1754484 A FR 1754484A FR 3066429 A1 FR3066429 A1 FR 3066429A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
storage mandrel
fibrous
loom
revolution
preform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1754484A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3066429B1 (fr
Inventor
Vincent Bernard Serge MOST
Hubert Jean Marie FABRE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
Priority to FR1754484A priority Critical patent/FR3066429B1/fr
Publication of FR3066429A1 publication Critical patent/FR3066429A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3066429B1 publication Critical patent/FR3066429B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/56—Tensioning reinforcements before or during shaping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

Un procédé de fabrication d'une préforme fibreuse présentant en section transversale un profil évolutif comprend le tissage tridimensionnel ou multicouche entre une pluralité de couches de fils de chaîne (201) liées entre elles par des fils de trame (202) d'une texture fibreuse (210) en forme de bande dans un métier à tisser et l'enroulement de la texture fibreuse sur une surface externe (401) d'un mandrin de stockage (400). Les fils de chaîne (201) sont entraînés en sortie du métier à tisser par le mandrin de stockage (400). La surface externe (401) du mandrin de stockage présente des dimensions suivant des directions radiale et axiale similaires à celles de la pièce de révolution à réaliser et une géométrie de profil dans les directions radiale et axiale similaire à celle de la pièce de révolution à réaliser.

Description

Arrière-plan de l'invention
La présente invention concerne la fabrication par tissage tridimensionnel (3D) ou multicouche de préformes fibreuses de renfort de pièces en matériau composite.
L'invention concerne plus particulièrement les préformes fibreuses destinées à former des renforts de pièces en matériau composite de révolution tel que par exemple un carter de soufflante de moteur aéronautique.
Le tissage 3D ou multicouche de textures fibreuses destinées à constituer le renfort fibreux d'une pièce en matériau composite, telle qu'un carter de soufflante de moteur aéronautique par exemple, est réalisé dans un métier à tisser de type Jacquard, le tissage consistant à insérer des fils de trame, en créant un motif, entre des fils de chaîne. La texture fibreuse ainsi tissée est stockée sur un mandrin ou tambour de stockage, encore appelé mandrin « take-up ».
La texture fibreuse ainsi tissée et stockée est destinée à être enroulée sur un moule d'injection formé d'un mandrin comportant une surface d'enroulement ayant en section radiale un profil correspondant au profil de la pièce à fabriquer.
Selon une première approche, il est envisagé de tisser une texture fibreuse avec des appels de fils qui évoluent au cours du tissage (« contour weaving ») car chaque tour d'enroulement a un profil légèrement différent en raison du diamètre à l'enroulement qui augmente de manière différente, l'épaisseur du pli précédent variant en fonction des positions axiales des fils de chaîne. L'appel évolutif des fils est cependant difficile à contrôler précisément en raison des variations non linéaires du profil à chaque tour d'enroulement.
Selon une deuxième approche, il est envisagé de simplifier le tissage en tissant un profil constant (profils des différentes tours proches les uns des autres). Cependant, lors de son enroulement, la texture fibreuse, qui n'est jamais parfaitement adaptée au tour sur lequel elle est enroulée, se décadré et se tend différemment en fonction des positions axiales considérées. Cela génère un rétreint et des inhomogénéités de foisonnement qui ne sont pas souhaitables. Une des principales difficultés de cette approche est la maîtrise d'un tissage d'une préforme à profil constant. En effet, en raison du nombre de tours sur le mandrin de stockage, qui peut aller par exemple jusqu'à 22 tours, il est nécessaire d'utiliser des bandes de néoprène pour combler les vides qui sont enroulés sur le mandrin de stockage avec la texture, ce qui entraîne des opérations de manutention et des coûts supplémentaires. En outre, l'alignement des bandes de néoprène n'est pas facile à contrôler tout au long de l'enroulement et ajoute une variabilité dans le tissage de texture. Les bandes de néoprène sont conçues pour que l'ajout d'épaisseur soit le même sur toute la largeur, ce qui fait varier le profil relatif du mandrin de stockage au cours du tissage.
Objet et résumé de l'invention
Il est donc souhaitable de pouvoir disposer d'un procédé de fabrication de préformes fibreuses par enroulement qui ne nécessite pas l'utilisation de bandes de néoprène.
A cet effet, selon l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'une préforme fibreuse présentant en section transversale un profil évolutif, la préforme fibreuse étant destinée à réaliser une pièce de révolution en matériau composite, le procédé comprenant le tissage tridimensionnel ou multicouche entre une pluralité de couches de fils de chaîne liées entre elles par des fils de trame d'une texture fibreuse en forme de bande dans un métier à tisser et l'enroulement de la texture fibreuse sur une surface externe d'un mandrin de stockage, caractérisé en ce que les fils de chaîne sont entraînés en sortie du métier à tisser par le mandrin de stockage et en ce que la surface externe du mandrin de stockage présente des dimensions suivant des directions radiale et axiale similaires à celles de la pièce de révolution à réaliser et une géométrie de profil dans les directions radiale et axiale similaire à celle de la pièce de révolution à réaliser.
L'appel des fils étant réalisé par le mandrin de stockage qui présente des dimensions et une géométrie de surface d'enroulement correspondant à ceux de la pièce à fabriquer, il est appelé une quantité de fils strictement égale à celle nécessaire pour la préforme fibreuse de la pièce à réaliser, et ce quel que soit le tour d'enroulement considéré. En outre, la distance entre deux mailles de chaîne (« pick spacing ») ainsi que le taux de fibres sont mieux maîtrisés que dans les solutions de l'art antérieur dans lesquelles l'appel des fils est réalisé par un ou plusieurs rouleaux d'appel, dits « tireur » ou « puller » situés en amont du mandrin de stockage selon le sens d'enroulement. En effet, dans ce cas, la distance entre deux mailles de chaîne peut varier dans la texture fibreuse avant que celle-ci n'atteigne le mandrin de stockage, en particulier lorsqu'une mise sous tension est appliquée à l'enroulement. La préforme étant enroulée dans sa configuration finale, il n'y a pas de jeu entre chaque couche enroulée. Les bandes de néoprène habituellement utilisées pour combler ce jeu ne sont ici plus nécessaires.
Selon un aspect du procédé de l'invention, une tension est appliquée sur la texture fibreuse après sa sortie du métier à tisser. Cela permet de compacter une préforme fortement foisonnante et/ou d'ajuster le taux de fibres dans la préforme à un taux prédéterminé. La tension peut être appliquée au moyen d'un ou plusieurs rouleaux tendeurs présents en aval du métier à tisser et en amont du mandrin de stockage, le ou les rouleaux tendeurs appliquant un couple inverse au couple appliqué par le mandrin de stockage.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une pièce de révolution en matériau composite comprenant la fabrication d'une préforme fibreuse selon l'invention, le placement de secteurs formant contre-moule autour du mandrin de stockage, l'injection d'un précurseur liquide d'une matrice dans la préforme fibreuse présente dans le logement délimité par la surface externe du mandrin de stockage et les secteurs, et la transformation du précurseur liquide en matrice. Si aucune tension n'est appliquée sur la préforme lors de son enroulement ou si la tension appliquée sur la préforme n'a pas permis de compacter suffisamment la préforme, le procédé peut comprendre une étape de compaction de la préforme fibreuse avant le placement des secteurs.
L'invention concerne encore une installation pour la fabrication d'une préforme fibreuse de révolution présentant au moins en section transversale un profil évolutif, la préforme fibreuse étant destinée à la fabrication d'une pièce de révolution, l'installation comprenant un métier à tisser, un rouleau de transport présent en aval du métier à tisser et un mandrin de stockage présent en aval du rouleau de transport, le mandrin de stockage comprenant une surface externe sur laquelle la préforme fibreuse est destinée à être enroulée, caractérisée en ce que le mandrin de stockage comprend des moyens d'appel de fils du métier à tisser et en ce que la surface externe du mandrin de stockage présente des dimensions suivants des directions radiale et axiale similaires à celles de la pièce de révolution à réaliser et une géométrie de profil dans les directions radiale et axiale similaire à celle de la pièce de révolution à réaliser.
Selon un aspect particulier de l'installation de l'invention, celle-ci comprend en outre au moins un rouleau tendeur présent entre le métier à tisser et le rouleau de transport, ledit au moins un rouleau tendeur étant apte à appliquer un couple inverse à celui appliqué par le mandrin de stockage.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un métier à tisser de type Jacquard, la figure 2 est une vue schématique d'une installation pour la fabrication d'une préforme fibreuse conformément à un mode de réalisation de l'invention, la figure 3 est une vue schématique en perspective du mandrin de stockage de la figure 2, la figure 4 est une demi-vue en coupe axiale d'une préforme obtenue par enroulement d'une texture fibreuse sur le mandrin de stockage de la figure 2, la figure 5 est une vue en coupe montrant le positionnement de secteurs d'injection sur la préforme de la figure 4, la figure 6 est une vue en perspective d'un moteur aéronautique, la figure 7 est une vue schématique d'une installation pour la fabrication d'une préforme fibreuse conformément à un autre mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation
L'invention s'applique d'une manière générale à la réalisation de préformes fibreuses aptes à constituer des renforts fibreux pour la fabrication de pièces en matériau composite de révolution présentant en coupe radiale un profil évolutif et/ou une épaisseur variable notamment en section radiale, la section radiale correspondant à un plan défini par la direction axiale et la direction radiale du mandrin de stockage ou moule sur lequel la préforme est mise en forme. Les pièces sont obtenues par enroulement d'une texture fibreuse sur un mandrin de stockage ou moule et injection d'un précurseur de matrice dans la texture fibreuse mise en forme, la matrice étant typiquement une résine.
La préforme fibreuse de l'invention présentant en section transversale un profil évolutif est obtenu par tissage tridimensionnel ou par tissage multicouche d'une texture fibreuse qui est mise en forme par enroulement.
Par tissage tridimensionnel ou tissage 3D, on entend ici un mode de tissage par lequel certains au moins des fils de trame lient des fils de chaîne sur plusieurs couches de chaîne ou inversement. Le tissage 3D peut être de type interlock comme décrit dans le document WO 2006/136755.
Par tissage multicouche, on désigne ici un tissage 3D avec plusieurs couches de chaîne dont l'armure de base de chaque couche est équivalente à une armure de tissu 2D classique, tel qu'une armure de type toile, satin ou sergé, mais avec certains points de l'armure qui lient les couches de chaîne entre elles ou inversement.
La réalisation d'une texture fibreuse par tissage 3D ou multicouche permet d'obtenir une liaison entre les couches, donc d'avoir une bonne tenue mécanique de la préforme fibreuse et de la pièce en matériau composite obtenue, en une seule opération textile.
La strcuture fibreuse peut être notamment tissée à partir de fils de fibres de carbone, de céramique telle que du carbure de silicium, de verre, ou encore d'aramide.
La figure 1 illustre un métier à tisser 100 équipé d'une mécanique Jacquard 101 supportée par une superstructure non représentée sur la figure 1. Le métier 100 comprend également un harnais 110 constitué d'une planche d'empoutage 111 et des fils de commande ou lisses 113, chaque lisse 113 étant reliée à une extrémité à un crochet de commande 1010 de la mécanique Jacquard 101 et à l'autre extrémité à un des ressorts de rappel 102 fixés au bâti 103 du métier à tisser 100. Chaque lisse 113 comprend un œillet 114 traversé par un fil de chaîne 201. Les lisses 113 et leur œillet 114 associés s'étendent dans une zone dans laquelle les lisses 113 et les œillets 114 sont animés d'un mouvement d'oscillation sensiblement vertical représenté par la double flèche F. Les lisses 113 sont soumises à des efforts de traction respectivement exercés par les crochets de commande 1010 et par les ressorts de rappel 102. Les lisses 113 permettent de soulever certains fils de chaîne 201 suivant un programme de tissage défini. En soulevant certains fils de chaîne 201, les lisses 113 créent ainsi une foule permettant l'introduction de fils de trame 202 pour le tissage 3D ou multicouche d'une texture fibreuse 210 sous forme de bande ou de ruban. Les fils de chaîne 201 sont organisés en une pluralité de couches de fils de chaîne Ci à Cn. Un peigne 120 présent en amont de la foule tasse chaque fil de trame introduit en se déplaçant d'amont en aval jusqu'à une position correspondant à la fermeture de la foule.
Les fils de chaîne 201 sont amenés depuis des bobines disposées sur un cantre (non représenté sur la figure 1) en amont de la mécanique Jacquard 101 du métier à tisser 100.
La figure 2 représente une installation 10 pour la fabrication d'une préforme fibreuse à forme évolutive conformément à un mode de réalisation de l'invention. L'installation 10 comprend le métier à tisser 100 décrit ci-avant, un rouleau de transport 300 présent en aval du métier à tisser 100 et un mandrin de stockage 400. La texture fibreuse 210 est obtenue en sortie 100a du métier à tisser 100, c'est-à-dire la zone à partir de laquelle les fils de chaîne 201 ne sont plus tissés avec les fils de trame 202.
Le rouleau de transport 300 qui est situé au plus proche de la sortie 100a du métier à tisser 100 est un rouleau dit « inverse » ou « reverser » qui est entraîné en rotation suivant un sens de rotation S300 indiqué sur la figure 2 et dont la surface externe est constituée d'une matière lisse non adhérente, telle qu'un matériau métallique, permettant à la texture fibreuse de glisser légèrement. Le rouleau de transport 300 présente de préférence sur sa largeur axiale un rayon variable de manière à définir une surface externe 301 ayant un profil en relief correspondant à celui que l'on souhaite donner à la préforme fibreuse.
L'installation 10 comprend en outre un mandrin ou tambour de stockage 400, encore appelé mandrin « take-up », qui est entraîné en rotation suivant le sens de rotation S400, le mandrin de stockage 400 étant présent en aval du rouleau de transport 300. Conformément à l'invention, l'appel des fils de chaîne dans le métier à tisser 100 est réalisé par le mandrin de stockage sur lequel la texture fibreuse 210 est enroulée. A cet effet, le mandrin de stockage comprend des moyens d'appel de fils qui peuvent être notamment constitués par du tackifiant présent sur la surface externe du mandrin de stockage 400 ou par des moyens de fixation mécanique de l'extrémité de début d'enroulement de la texture fibreuse au mandrin de stockage, ces moyens de fixation mécaniques pouvant être éventuellement retirés après un premier tour d'enroulement de la texture. Le mandrin de stockage 400 est entraîné en rotation suivant le sens de rotation S400, par exemple par un moteur électrique (non représenté sur la figure 2) dont la position angulaire est contrôlée afin d'ajuster l'appel des fils dans le métier à tisser. Dans le cas d'une texture fibreuse faiblement foisonnée, c'est-à-dire de faible épaisseur, il n'est pas nécessaire d'appliquer une forte tension au niveau de l'enroulement, l'appel des fils par le mandrin de stockage conférant à lui seul une tension suffisante.
Toujours conformément à l'invention et comme illustré sur la figure 3, une préforme fibreuse est mise en forme par enroulement de la texture fibreuse 210 sur une surface externe 401 du mandrin de stockage 400, surface externe présentant des dimensions et une géométrie similaires à celle de la pièce de révolution en matériau composite à fabriquer. Plus précisément, la surface externe 401 présente dans une direction radiale Dr un rayon R401 proche de celui du rayon interne de la pièce de révolution à réaliser qui correspond dans l'exemple décrit ici à un carter de soufflante de moteur aéronautique, le rayon R401 tenant compte des coefficients de dilatation thermique du mandrin de stockage et du matériau composite final. Dans l'exemple décrit ici, le rayon R401 varie en fonction de la position axiale suivant une direction axiale Da de manière à conférer à la préforme un profil évolutif et/ou une épaisseur variable. La surface externe 401 s'étend en outre dans la direction axiale Da sur une largeur koi proche à la largeur de la pièce de révolution à fabriquer, la largeur koi tenant compte des coefficients de dilatation thermique du mandrin de stockage et du matériau composite final.
Le mandrin de stockage 400 présente en section radiale un profil correspondant à celui de la pièce à réaliser, à savoir ici le profil d'un carter de soufflante de moteur aéronautique. Ainsi, la surface externe 401 du mandrin de stockage 400 présente dans les directions radiale et axiale Dr et Da un profil en relief correspondant à la surface interne du carter à réaliser. Le mandrin de stockage 400 comporte également deux flasques 420 et 430 prolongeant la surface externe 401 dans la direction radiale Dr afin de former des parties de préforme fibreuse correspondant aux brides du carter à fabriquer. L'appel des fils au niveau des brides nécessite de plaquer ces derniers sur les flasques afin d'éviter un affaissement de la préforme. Les parties de la texture destinées à former les brides peuvent être maintenues droites à l'aide de rouleaux de maintien (non représentés sur la figure 3). Pour la même raison, la tension exercée sur la texture fibreuse doit être plus faible dans les zones des brides (une certaine tension doit être maintenue pour provoquer le bon appel de fibres). Pour ce faire, le rouleau de transport 300 a un diamètre légèrement réduit au niveau des zones des brides de manière à appliquer une tension plus faible sur les bords de la texture fibreuse destinés à former les brides du carter.
Par son enroulement sur la surface externe 401 du mandrin 400, la texture fibreuse 210 épouse la géométrie de celle-ci.
L'appel des fils étant réalisé par le mandrin de stockage qui présente des dimensions et une géométrie de surface d'enroulement correspondant à ceux de la pièce à fabriquer, la distance entre deux mailles de chaîne (« pick spacing ») ainsi que le taux de fibres sont mieux maîtrisés que dans les solutions de l'art antérieur dans lesquelles l'appel des fils est réalisé par un ou plusieurs rouleaux d'appel, dits « tireur » ou « puller » situés en amont du mandrin de stockage selon le sens d'enroulement. En effet, dans ce cas, la distance entre deux mailles de chaîne peut varier dans la texture fibreuse avant que celle-ci n'atteigne le mandrin de stockage, en particulier lorsqu'une mise sous tension est appliquée à l'enroulement.
La figure 4 montre une vue en coupe d'une préforme fibreuse 150 obtenue après enroulement de la texture fibreuse 210 en plusieurs couches sur le mandrin 400. Le nombre de couches ou spires est fonction de- l'épaisseur désirée et de l'épaisseur de la texture fibreuse. Il est de préférence au moins égal à 2. Dans l'exemple décrit ici, la préforme 150 comprend 4 couches de texture fibreuse 210.
On obtient une préforme fibreuse 150 avec une partie centrale 151 présentant une surépaisseur et des parties d'extrémité 152, 153 d'épaisseur moindre correspondant aux brides du carter à réaliser.
On décrit maintenant la fabrication d'un carter en matériau composite à partir de la préforme fibreuse 150, fabrication consistant à densifier la préforme fibreuse 150 avec une matrice.
La densification de la préforme fibreuse consiste à combler la porosité de la préforme, dans tout ou partie du volume de celle-ci, par le matériau constitutif de la matrice.
La matrice peut être obtenue de façon connue en soi suivant le procédé par voie liquide.
Le procédé par voie liquide consiste à imprégner la préforme par une composition liquide contenant un précurseur organique du matériau de la matrice. Le précurseur organique se présente habituellement sous forme d'un polymère, tel qu'une résine, éventuellement dilué dans un solvant. La préforme fibreuse est placée dans un moule pouvant être fermé de manière étanche avec un logement ayant la forme de la pièce finale moulée. Comme illustré sur la figure 5, la préforme fibreuse 150 est ici placée entre une pluralité de secteurs 440 formant contre-moule et le mandrin de stockage 400 formant moule ou support, ces éléments présentant respectivement la forme extérieure et la forme intérieure du carter à réaliser. Ensuite, on injecte le précurseur liquide de matrice, par exemple une résine, dans tout le logement pour imprégner toute la partie fibreuse de la préforme. Si la préforme est fortement foisonnée et/ou en fonction du taux de fibres visé dans la pièce finale, la préforme peut être pré-compactée avant la fermeture du moule par les secteurs 440 en appliquant sur la surface exposée de la préforme une pression déterminée par exemple au moyen d'une vessie annulaire remplie avec un fluide de compaction.
La transformation du précurseur en matrice organique, à savoir sa polymérisation, est réalisée par traitement thermique, généralement par chauffage du moule, après élimination du solvant éventuel et réticulation du polymère, la préforme étant toujours maintenue dans le moule ayant une forme correspondant à celle de la pièce à réaliser, La matrice organique peut être notamment obtenue à partir de résines époxydes, telle que, par exemple, la résine époxyde à hautes performances vendue, ou de précurseurs liquides de matrices carbone ou céramique.
Dans le cas de la formation d'une matrice carbone ou céramique, le traitement thermique consiste à pyrolyser le précurseur organique pour transformer la matrice organique en une matrice carbone ou céramique selon le précurseur utilisé et les conditions de pyrolyse. A titre d'exemple, des précurseurs liquides de carbone peuvent être des résines à taux de coke relativement élevé, telles que des résines phénoliques, tandis que des précurseurs liquides de céramique, notamment de SiC, peuvent être des résines de type polycarbosilane (PCS) ou polytitanocarbosilane (PTCS) ou polysilazane (PSZ). Plusieurs cycles consécutifs, depuis l'imprégnation jusqu'au traitement thermique, peuvent être réalisés pour parvenir au degré de densification souhaité.
Selon un aspect de l'invention, la densification de la préforme fibreuse peut être réalisée par le procédé bien connu de moulage par transfert dit RTM (Resin Transfert Moulding). Conformément au procédé RTM, on place la préforme fibreuse dans un moule présentant la forme du carter à réaliser. Une résine thermodurcissable est injectée dans l'espace interne délimité entre la pièce en matériau rigide et le moule et qui comprend la préforme fibreuse. Un gradient de pression est généralement établi dans cet espace interne entre l'endroit où est injecté la résine et les orifices d'évacuation de cette dernière afin de contrôler et d'optimiser l'imprégnation de la préforme par la résine.
La résine utilisée peut être, par exemple, une résine époxyde. Les résines adaptées pour les procédés RTM sont bien connues. Elles présentent de préférence une faible viscosité pour faciliter leur injection dans les fibres. Le choix de la classe de température et/ou la nature chimique de la résine est déterminé en fonction des sollicitations thermomécaniques auxquelles doit être soumise la pièce. Une fois la résine injectée dans tout le renfort, on procède à sa polymérisation par traitement thermique conformément au procédé RTM.
Après l'injection et la polymérisation, la pièce est démoulée. Au final, la pièce est détourée pour enlever l'excès de résine et des perçages sont usinés pour obtenir un carter 810 présentant une forme de révolution comme illustré sur la figure 6. Le carter 810 représenté sur la figure 6 est un carter d'une soufflante de moteur aéronautique à turbine à gaz 80. Un tel moteur, comme montré très schématiquement par la figure 6 comprend, de l'amont vers l'aval dans le sens de l'écoulement de flux gazeux, une soufflante 81 disposée en entrée du moteur, un compresseur 82, une chambre de combustion 83, une turbine haute-pression 84 et une turbine basse pression 85. Le moteur est logé à l'intérieur d'un carter comprenant plusieurs parties correspondant à différents éléments du moteur. Ainsi, la soufflante 81 est entourée par le carter 810.
Dans l'exemple décrit ici, le mandrin de stockage est avantageusement utilisé comme moule, ce qui évite une opération supplémentaire d'enroulement de la préforme sur un moule. Toutefois, la préforme peut être transférée par enroulement du mandrin de stockage sur un moule pour la fabrication d'une pièce de révolution en matériau composite.
La figure 7 représente une installation 20 pour la fabrication d'une préforme fibreuse à forme évolutive qui diffère de l'installation 10 décrite précédemment en ce qu'elle comprend en outre deux rouleaux tendeurs permettant d'appliquer une tension sur la texture fibreuse lors de son enroulement sur le mandrin de stockage. Plus précisément, l'installation 20 comprend, comme l'installation 10 :
un métier à tisser 100' à la sortie 100a' duquel est obtenue une texture fibreuse 201' similaire à la texture 210 décrite ci-avant, un rouleau de transport 300' entraîné en rotation suivant un sens de rotation S300' et ayant une surface externe 301 sur laquelle circule la texture fibreuse 210', un mandrin de stockage 400' entraîné en rotation suivant le sens de rotation S400' et ayant les mêmes caractéristiques que le mandrin de stockage 400 déjà décrit, à savoir des moyens d'appel de fils, une surface externe 401 présentant dans une direction radiale un rayon similaire à celui du rayon interne de la pièce de révolution à réaliser qui peut varier en fonction de la position axiale suivant une direction axiale de manière à conférer à la préforme un profil évolutif et/ou une épaisseur variable, et deux flasques prolongeant la surface externe dans la direction radiale.
L'installation 20 comprend en outre deux rouleaux tendeurs 600 et 700 présents entre la sortie 100a' du métier à tisser 100' et le rouleau de transport 300'. Dans l'installation 20, l'appel des fils dans le métier à tisser est toujours réalisé par le mandrin de stockage 400'. Cependant, les rouleaux tendeurs 600 et 700, entre lesquels circule la texture fibreuse 210' après sa sortie du métier à tisser 100', applique un couple opposé à celui exercé par le mandrin de stockage 400' sur la texture 210' ou, en d'autres termes, une force de retenue orientée dans le sens inverse de celui du défilement de la texture 201'. A cet effet, les rouleaux tendeurs 600 et 700 sont entraînés en rotation suivant respectivement des sens de rotation Sôoo et S700 par des moyens d'entraînement tels qu'un moteur (non représenté sur la figure 7) dont la vitesse de rotation est ajustée de manière à maintenir une tension prédéterminée sur la texture fibreuse. A cet effet, le rouleau de transport 300' peut être équipé d'un capteur de tension (non représenté sur la figure 7) afin de mesurer la tension appliquée sur la texture fibreuse et d'ajuster la vitesse de rotation des rouleaux tendeurs 600 et 700 en fonction d'une comparaison entre la tension mesurée et une tension cible prédéterminée. Les rouleaux tendeurs 600 et 700 exercent une pression de contact sur la texture fibreuse 210' et/ou présentent une surface adhérente, ce qui permet de créer une tension dans la texture fibreuse 210' entre les rouleaux tendeurs 600 et 700 et le mandrin de stockage 400'. Cette tension permet de compacter la texture fibreuse 210' lors de son enroulement sur le mandrin de stockage 400', la tension étant ajustée en fonction du degré de compactage visé pour la texture fibreuse. La tension sur la texture fibreuse peut être également appliquée avec un seul rouleau tendeur présentant une surface externe adhérente et une vitesse de rotation supérieure à celle du mandrin de stockage.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d'une préforme fibreuse (150) présentant en section transversale un profil évolutif, la préforme fibreuse étant destinée à réaliser une pièce de révolution en matériau composite, le procédé comprenant le tissage tridimensionnel ou multicouche entre une pluralité de couches de fils de chaîne (201) liées entre elles par des fils de trame (202) d'une texture fibreuse (210) en forme de bande dans un métier à tisser (100) et l'enroulement de la texture fibreuse sur une surface externe (401) d'un mandrin de stockage (400), caractérisé en ce que les fils de chaîne (201) sont entraînés en sortie du métier à tisser (100) par le mandrin de stockage (400) et en ce que la surface externe (401) du mandrin de stockage présente des dimensions suivant des directions radiale et axiale similaires à celles de la pièce de révolution à réaliser et une géométrie de profil dans les directions radiale et axiale similaire à celle de la pièce de révolution à réaliser.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une tension est appliquée sur la texture fibreuse (210) après sa sortie du métier à tisser (100).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un ou plusieurs rouleaux tendeurs (600, 700) sont présents en aval du métier à tisser (100) et en amont du mandrin de stockage (400), le ou les rouleaux tendeurs appliquant un couple inverse au couple appliqué par le mandrin de stockage.
  4. 4. Procédé de fabrication d'une pièce de révolution en matériau composite comprenant la fabrication d'une préforme fibreuse selon la revendication 1, le placement de secteurs (440) formant contre-moule autour du mandrin de stockage (400), l'injection d'un précurseur liquide d'une matrice dans la préforme fibreuse présente dans le logement délimité par la surface externe du mandrin de stockage et les secteurs, et la transformation du précurseur liquide en matrice.
  5. 5. Procédé de fabrication d'une pièce de révolution en matériau composite selon la revendication 4, comprenant, avant le placement de secteurs (440) formant contre-moule autour du mandrin de stockage (400) , la compaction de la préforme fibreuse (150).
  6. 6. Installation pour la fabrication d'une préforme fibreuse (150) de révolution présentant au moins en section transversale un profil évolutif, la préforme fibreuse étant destinée à la fabrication d'une pièce de révolution, l'installation comprenant un métier à tisser (100), un rouleau de transport (300) présent en aval du métier à tisser et un mandrin de stockage (400) présent en aval du rouleau de transport, le mandrin de stockage comprenant une surface externe (401) sur laquelle la préforme fibreuse est destinée à être enroulée, caractérisée en ce que le mandrin de stockage (400) comprend des moyens d'appel de fils du métier à tisser et en ce que la surface externe (401) du mandrin de stockage présente des dimensions suivants des directions radiale et axiale similaires à celles de la pièce de révolution à réaliser et une géométrie de profil dans les directions radiale et axiale similaire à celle de la pièce de révolution à réaliser.
  7. 7. Installation selon la revendication 6, comprenant en outre au moins un rouleau tendeur (600 ; 700) présent entre le métier à tisser et le rouleau de transport, ledit au moins un rouleau tendeur étant apte à appliquer un couple inverse à celui appliqué par le mandrin de stockage (400).
FR1754484A 2017-05-19 2017-05-19 Installation et procede pour la fabrication d'une preforme fibreuse par enroulement d'une texture fibreuse en forme de bande Active FR3066429B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1754484A FR3066429B1 (fr) 2017-05-19 2017-05-19 Installation et procede pour la fabrication d'une preforme fibreuse par enroulement d'une texture fibreuse en forme de bande

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1754484 2017-05-19
FR1754484A FR3066429B1 (fr) 2017-05-19 2017-05-19 Installation et procede pour la fabrication d'une preforme fibreuse par enroulement d'une texture fibreuse en forme de bande

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3066429A1 true FR3066429A1 (fr) 2018-11-23
FR3066429B1 FR3066429B1 (fr) 2020-12-18

Family

ID=59409517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1754484A Active FR3066429B1 (fr) 2017-05-19 2017-05-19 Installation et procede pour la fabrication d'une preforme fibreuse par enroulement d'une texture fibreuse en forme de bande

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3066429B1 (fr)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110656425A (zh) * 2019-09-26 2020-01-07 内蒙古航天红岗机械有限公司 一种发动机壳体封头仿形回转体补强织物的制备方法
WO2021244782A1 (fr) * 2020-06-04 2021-12-09 Broetje-Automation Gmbh Dispositif pour la transformation de matière plastique renforcée par des fibres
FR3118896A1 (fr) * 2021-01-19 2022-07-22 Safran Aircraft Engines Procede de fabrication d’une preforme pour une piece de turbomachine et installation de tissage d’une telle preforme
WO2023089289A1 (fr) * 2021-11-22 2023-05-25 Safran Ceramics Procede d'obtention d'une piece en materiau composite a matrice ceramique
EP4306307A1 (fr) * 2022-07-14 2024-01-17 Rolls-Royce plc Procédé et appareil pour un composant composite à bride
EP4331799A1 (fr) * 2022-08-29 2024-03-06 Goodrich Corporation Commande de tension de zone individuelle
CN118043184A (zh) * 2021-09-03 2024-05-14 赛峰集团 用于卷绕纤维织物的工具和相关卷绕方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0302012A1 (fr) * 1987-07-23 1989-02-01 Ciba-Geigy Ag Dispositif pour tisser un article à contour sphéroidal
FR2660673A1 (fr) * 1990-04-06 1991-10-11 Europ Propulsion Procede de realisation de preformes au moyen d'une texture tissee et bobinee, pour la fabrication de pieces en materiau composite.
FR3031469A1 (fr) * 2015-01-14 2016-07-15 Snecma Carter en materiau composite a matrice organique auto-raidi

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0302012A1 (fr) * 1987-07-23 1989-02-01 Ciba-Geigy Ag Dispositif pour tisser un article à contour sphéroidal
FR2660673A1 (fr) * 1990-04-06 1991-10-11 Europ Propulsion Procede de realisation de preformes au moyen d'une texture tissee et bobinee, pour la fabrication de pieces en materiau composite.
FR3031469A1 (fr) * 2015-01-14 2016-07-15 Snecma Carter en materiau composite a matrice organique auto-raidi

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110656425A (zh) * 2019-09-26 2020-01-07 内蒙古航天红岗机械有限公司 一种发动机壳体封头仿形回转体补强织物的制备方法
WO2021244782A1 (fr) * 2020-06-04 2021-12-09 Broetje-Automation Gmbh Dispositif pour la transformation de matière plastique renforcée par des fibres
FR3118896A1 (fr) * 2021-01-19 2022-07-22 Safran Aircraft Engines Procede de fabrication d’une preforme pour une piece de turbomachine et installation de tissage d’une telle preforme
WO2022157445A1 (fr) 2021-01-19 2022-07-28 Safran Aircraft Engines Procede de fabrication d'une preforme pour une piece de turbomachine et installation de tissage d'une telle preforme
CN118043184A (zh) * 2021-09-03 2024-05-14 赛峰集团 用于卷绕纤维织物的工具和相关卷绕方法
WO2023089289A1 (fr) * 2021-11-22 2023-05-25 Safran Ceramics Procede d'obtention d'une piece en materiau composite a matrice ceramique
FR3129392A1 (fr) * 2021-11-22 2023-05-26 Safran Ceramics Procédé d’obtention d’une pièce en matériau composite à matrice céramique.
EP4306307A1 (fr) * 2022-07-14 2024-01-17 Rolls-Royce plc Procédé et appareil pour un composant composite à bride
EP4331799A1 (fr) * 2022-08-29 2024-03-06 Goodrich Corporation Commande de tension de zone individuelle

Also Published As

Publication number Publication date
FR3066429B1 (fr) 2020-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3066429A1 (fr) Installation et procede pour la fabrication d'une preforme fibreuse par enroulement d'une texture fibreuse en forme de bande
EP3393764B1 (fr) Carter allégé en matériau composite et son procédé de fabrication
CA2820415C (fr) Structure fibreuse pour piece en materiau composite ayant une ou plusieurs parties en forme d'arche
EP2512782B1 (fr) Procedes de fabrication d'une piece en materiau composite obtenue par depot de couches de fibres renforcantes plaquees sur un mandrin
CA2858926C (fr) Structure fibreuse avec fils a titre variable
EP3827119B1 (fr) Texture fibreuse pour carter en matériau composite à résistance à l'impact améliorée
FR3045448A1 (fr) Carter allege en materiau composite et son procede de fabrication
FR3074088A1 (fr) Carter en materiau composite renforce et son procede de fabrication
EP3843982B1 (fr) Procédé de mise en forme par compactage d'une préforme fibreuse pour la fabrication d'une pièce en matériau composite
FR3070304A1 (fr) Installation, procede de mise en forme et procede d'impregnation d'une preforme fibreuse
CA2971421A1 (fr) Outillage et procede d'impregnation d'une preforme fibreuse de revolution
EP3500413B1 (fr) Installation et procede de mise en forme d'une preforme fibreuse de revolution presentant en section radiale un profil evolutif
FR3097799A1 (fr) Pièce de révolution en matériau composite ayant une résistance au délaminage améliorée
EP3423620B1 (fr) Installation et procede pour la fabrication d'une texture fibreuse en forme de bande presentant en section transversale un profil evolutif
FR3055575B1 (fr) Installation et procede pour la formation d'une preforme fibreuse de revolution presentant en section radiale un profil evolutif
FR3045456A1 (fr) Carter allege en materiau composite et son procede de fabrication
EP3827118B1 (fr) Texture fibreuse pour carter en matériau composite à résistance au cisaillement ameliorée
FR3066715A1 (fr) Texture fibreuse destinee a la fabrication d'un carter de moteur aeronautique
WO2017149251A1 (fr) Installation et procede pour la formation d'une preforme fibreuse de revolution presentant en section radiale un profil evolutif
FR2993815A1 (fr) Procede de realisation d'une preforme fibreuse par enroulement
EP3436626B1 (fr) Structure fibreuse tissée présentant sur au moins une de ses faces externes un tissage à armure satin
EP4323178A1 (fr) Procede de fabrication d'une aube creuse de turbomachine
FR3120374A1 (fr) Procédé de tissage tridimensionnel ou multicouche d’une structure fibreuse et structure fibreuse présentant un tissage tridimensionnel ou multicouche

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20181123

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8