FR3074444A1 - METHOD FOR MANUFACTURING AN ORDINARY ORDER OF ACOUSTIC CHANNELS IN ABRADABLE MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Procédé de fabrication d'un réseau (10) ordonné de canaux acoustiques, le procédé consistant à déposer sur une surface de substrat (12) un filament d'un matériau thermodurcissable tout en assurant à la fois un déplacement relatif entre le substrat et le filament selon une trajectoire de dépôt déterminée et une solidification du filament afin de créer un échafaudage tridimensionnel de filaments, le matériau thermodurcissable étant un mélange thixotrope dépourvu de solvant et constitué d'une base polymère et d'un agent de réticulation dans un rapport pondéral de la base polymère à l'agent de réticulation compris entre 1 :1 et 2 :1, et d'un composant de facilitation de l'écoulement, typiquement une gelée de pétrole présente entre 5 et 15% en poids du poids total dudit mélange thixotrope.A method of manufacturing an ordered array (10) of acoustic channels, the method of depositing on a substrate surface (12) a filament of a thermosetting material while simultaneously providing relative displacement between the substrate and the filament in a defined deposition path and solidification of the filament to create a three-dimensional scaffold of filaments, the thermosetting material being a thixotropic solvent-free mixture of a polymer base and a crosslinking agent in a weight ratio of polymeric base to the crosslinking agent of between 1: 1 and 2: 1, and a flow facilitating component, typically a petroleum jelly has between 5 and 15% by weight of the total weight of said thixotropic mixture.
Description
Arrière-plan de l'inventionInvention background
La présente invention se rapporte au domaine général de la fabrication de pièces en matériaux polymères, notamment thermodurcissables, de pièces métalliques, en alliage métallique ou en céramique par fabrication additive et elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, la fabrication d'un revêtement abradable de paroi de turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion.The present invention relates to the general field of the manufacture of parts made of polymeric materials, in particular thermosetting, of metal parts, of metal alloy or of ceramic by additive manufacturing and it relates more particularly, but not exclusively, to the manufacture of an abradable coating turbomachine wall such as an airplane turbojet.
Le contrôle des nuisances sonores dues aux avions aux alentours des aéroports est devenu en enjeu de santé public. Des normes et règlements de plus en plus sévères sont imposés aux fabricants d'avions et aux gestionnaires d'aéroports. Par conséquent, construire un avion silencieux est devenu au fil des années un argument de vente marquant. Actuellement, le bruit généré par les moteurs d'avions est atténué par des revêtements acoustiques à réaction localisée qui permettent de diminuer l'intensité sonore du moteur sur un ou deux octaves sur le principe des résonateurs de Helmholtz, ces revêtements se présentant classiquement sous la forme de panneaux composites composés d'une plaque rigide associée à une âme nid d'abeille recouverte d'une peau perforée et disposés au niveau de la nacelle ou des conduits de propagation amont et aval. Toutefois, dans les moteurs de nouvelle génération (par exemple dans les turbosoufflantes), les zones disponibles pour les revêtements acoustiques sont amenées à se réduire considérablement comme dans la technologie UHBR (Ultra-High-BypassRatio).The control of noise pollution caused by airplanes around airports has become a public health issue. Increasingly stringent standards and regulations are being imposed on aircraft manufacturers and airport managers. Therefore, building a silent aircraft has become a selling point over the years. Currently, the noise generated by aircraft engines is attenuated by acoustic coatings with localized reaction which make it possible to reduce the sound intensity of the engine over one or two octaves on the principle of Helmholtz resonators, these coatings conventionally occurring under the form of composite panels composed of a rigid plate associated with a honeycomb core covered with a perforated skin and arranged at the level of the nacelle or the upstream and downstream propagation conduits. However, in new generation engines (for example in turbofans), the areas available for acoustic coatings are reduced considerably as in UHBR (Ultra-High-BypassRatio) technology.
Il est donc important de proposer des nouveaux procédés et/ou de nouveaux matériaux (notamment des matériaux poreux) permettant d'éliminer ou de réduire de façon significative le niveau de bruit produit généré par les moteurs d'avion surtout dans les phases de décollage et d'atterrissage et sur une gamme fréquentielle plus large qu'actuellement incluant les basses fréquences tout en conservant les performances du moteur. C'est la raison pour laquelle on cherche aujourd'hui de nouvelles surfaces de traitements acoustiques et ceci avec un impact minimal sur les autres fonctionnalités du moteur comme la consommation spécifique de carburant qui constitue un avantage commercial important.It is therefore important to propose new processes and / or new materials (in particular porous materials) making it possible to eliminate or significantly reduce the level of noise produced by aircraft engines, especially during the takeoff phases and landing and over a wider frequency range than currently including low frequencies while maintaining engine performance. This is the reason why today we are looking for new acoustic treatment surfaces and this with a minimal impact on other engine functions such as specific fuel consumption which constitutes an important commercial advantage.
Par ailleurs, il est aujourd'hui courant et avantageux d'avoir recours à des procédés de fabrication additive en lieu et place des procédés traditionnels de fonderie, de forge ou d'usinage dans la masse pour réaliser facilement, rapidement et à moindre coût des pièces tridimensionnelles complexes. Le domaine aéronautique se prête d'ailleurs particulièrement bien à l'utilisation de ces procédés. Parmi ceux-ci, on peut citer notamment le procédé de dépôt énergétique direct par fil (Wire Beam Déposition).In addition, it is now common and advantageous to use additive manufacturing processes instead of traditional foundry, forging or mass machining processes to easily, quickly and inexpensively produce complex three-dimensional parts. The aeronautical field also lends itself particularly well to the use of these processes. Among these, there may be mentioned in particular the process of direct energy deposition by wire (Wire Beam Deposition).
Objet et résumé de l'inventionSubject and summary of the invention
La présente invention a donc pour but de proposer une méthode de mise en forme d'un nouveau matériau, pouvant réduire de manière significative le bruit généré par les turboréacteurs d'avion. Le contrôle des paramètres du matériau permet une réduction du bruit sur une gamme allant des basses à des hautes fréquences. Les produits issus de cette méthode sont destinés à être montés sur une paroi d'un turboréacteur en contact avec un écoulement fluidique et plus particulièrement en lieu et place d'un cartouche d'abradable de carter de soufflante.The present invention therefore aims to provide a method of shaping a new material, which can significantly reduce the noise generated by aircraft turbojets. The control of the parameters of the material allows a reduction of the noise on a range going from low to high frequencies. The products resulting from this method are intended to be mounted on a wall of a turbojet engine in contact with a fluid flow and more particularly in place of an abradable cartridge of a fan casing.
A cet effet, il est prévu un procédé de fabrication d'un réseau ordonné de canaux acoustiques, le procédé consistant à déposer sur une surface de substrat un filament d'un matériau thermodurcissable tout en assurant à la fois un déplacement relatif entre ledit substrat et ledit filament selon une trajectoire de dépôt déterminée et une solidification dudit filament afin de créer un échafaudage tridimensionnel de filaments, caractérisé en ce que ledit matériau thermodurcissable est un mélange thixotrope dépourvu de solvant et constitué d'une base polymère et d'un agent de réticulation dans un rapport pondéral de ladite base polymère à ledit agent de réticulation compris entre 1 :1 et 2 :1, et d'un composant de facilitation de l'écoulement, typiquement une gelée de pétrole présente entre 5 et 15% en poids du poids total dudit mélange thixotrope.To this end, there is provided a method of manufacturing an ordered network of acoustic channels, the method consisting in depositing on a substrate surface a filament of a thermosetting material while ensuring both a relative displacement between said substrate and said filament according to a determined deposition trajectory and a solidification of said filament in order to create a three-dimensional scaffolding of filaments, characterized in that said thermosetting material is a thixotropic mixture devoid of solvent and consisting of a polymer base and of a crosslinking agent in a weight ratio of said polymer base to said crosslinking agent of between 1: 1 and 2: 1, and of a flow-facilitating component, typically a petroleum jelly present between 5 and 15% by weight by weight total of said thixotropic mixture.
Ainsi, on obtient une microstructure poreuse à porosité régulière et ordonnée qui assure une absorption importante des ondes acoustiques par dissipation visco-thermique au sein des canaux tout en gardant sa nature abradable de par le matériau la constituant.Thus, a porous microstructure with regular and orderly porosity is obtained which ensures significant absorption of the acoustic waves by visco-thermal dissipation within the channels while retaining its abradable nature due to the material constituting it.
De préférence, ledit mélange thixotrope est obtenu par coextrusion desdits composants dans une vis d'extrusion conique et déposé sur ladite surface de substrat au moyen d'une buse d'éjection de forme et dimension calibrées dont la section de sortie présente une plus grande largeur inférieure à 250 microns.Preferably, said thixotropic mixture is obtained by coextrusion of said components in a conical extrusion screw and deposited on said substrate surface by means of an ejection nozzle of calibrated shape and size, the outlet section of which has a greater width. less than 250 microns.
Avantageusement, le déplacement relatif entre ledit substrat et ledit filament cylindrique est assuré par une machine trois axes au moins ou un robot commandé depuis un calculateur et la solidification dudit filament cylindrique est assurée par un élément de chauffage monté en sortie de ladite buse d'éjection calibrée.Advantageously, the relative movement between said substrate and said cylindrical filament is ensured by a machine at least three axes or a robot controlled from a computer and the solidification of said cylindrical filament is ensured by a heating element mounted at the outlet of said ejection nozzle. calibrated.
Selon le mode de réalisation envisagé, ledit échafaudage tridimensionnel peut-être constitué :According to the embodiment envisaged, said three-dimensional scaffolding can be constituted:
• de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 0° ou à 90° sans décalage dans la superposition des filaments d'une même direction ;• superimposed layers whose filaments of a given layer are oriented alternately at 0 ° or 90 ° without offset in the superposition of filaments in the same direction;
• de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 0° ou à 90° présentant un décalage dans la superposition des filaments d'une même direction ;• superimposed layers whose filaments of a given layer are oriented alternately at 0 ° or 90 ° having an offset in the superposition of filaments in the same direction;
• de couches superposées présentant des directions d'orientation des filaments Di décalées d'un même écart angulaire, compris entre 20° et 40°, typiquement de 30°, à chaque couche i ;• superimposed layers having directions of orientation of the filaments Di offset by the same angular deviation, between 20 ° and 40 °, typically 30 °, at each layer i;
• ou encore de couches superposées de filaments présentant, pour chacune des couches, à la fois une orientation de filaments à 0° et une orientation de filaments à 90°, de façon à former des perforations verticales de sections carrées entre les filaments.• or superimposed layers of filaments having, for each of the layers, both an orientation of filaments at 0 ° and an orientation of filaments at 90 °, so as to form vertical perforations of square sections between the filaments.
L'invention se rapporte également au réseau ordonné de canaux acoustiques obtenu à partir du procédé précité et au revêtement abradable de paroi de turbomachine comportant ce réseau.The invention also relates to the ordered network of acoustic channels obtained from the aforementioned method and to the abradable coating of the wall of a turbomachine comprising this network.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée faite ci-dessous, en référence aux figures suivantes dépourvues de tout caractère limitatif et sur lesquelles :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the detailed description given below, with reference to the following figures which are devoid of any limiting nature and in which:
La figure 1 illustre en perspective éclatée le montage d'un échafaudage tridimensionnel de filaments de matériau abradable conforme à l'invention,FIG. 1 illustrates in exploded perspective the mounting of a three-dimensional scaffolding of filaments of abradable material according to the invention,
La figure 2 illustre le système de dépôt de filaments pour la réalisation de l'échafaudage tridimensionnel de la figure 1, etFIG. 2 illustrates the filament deposition system for the construction of the three-dimensional scaffolding of FIG. 1, and
Les figures 3A à 3D montrent quatre exemples d'échafaudages tridimensionnels ayant des propriétés acoustiques.FIGS. 3A to 3D show four examples of three-dimensional scaffolds having acoustic properties.
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
Le procédé selon l'invention permet l'impression d'un matériau abradable sur un substrat dans le but de réaliser un échafaudage tridimensionnel de filaments formant entre eux un réseau ordonné de canaux ayant des propriétés acoustiques.The method according to the invention allows the printing of an abradable material on a substrate in order to achieve a three-dimensional scaffolding of filaments forming between them an ordered network of channels having acoustic properties.
Par matériau abradable, on entend la capacité du matériau à se disloquer (ou s'éroder) en fonctionnement au contact d'une pièce en regard (faible résistance au cisaillement) et sa résistance à l'usure suite aux impacts de particules ou corps étrangers qu'il est amené à ingérer en fonctionnement (compromis avec abradabilité). Un tel matériau doit en outre garder voire favoriser de bonnes propriétés aérodynamiques (critère de rugosité : Ra sur état de surface), présenter des résistances à l'oxydation et à la corrosion suffisantes et un coefficient de dilatation thermique du même ordre que la couche ou le substrat sur lequel il est déposé.By abradable material is meant the ability of the material to dislocate (or erode) in operation when it comes into contact with a facing part (low shear strength) and its resistance to wear following the impact of particles or foreign bodies that it has to take in operation (compromised with abradability). Such a material must also keep or even promote good aerodynamic properties (roughness criterion: Ra on surface condition), have sufficient resistance to oxidation and corrosion and a coefficient of thermal expansion of the same order as the layer or the substrate on which it is deposited.
La figure 1 illustre en perspective éclatée une partie d'un échafaudage tridimensionnel 10 de filaments 100, 200, 300, avantageusement cylindriques, d'un matériau abradable permettant, conformément à l'invention, la réalisation d'un revêtement sous la forme d'un réseau ordonné de canaux de nature à conférer des propriétés acoustiques à une paroi (le substrat) 12 destinée à recevoir ce revêtement. Selon la configuration de réseau envisagé, des interconnections entre les canaux peuvent exister de manière régulière lors de la superposition des différentes couches du matériau abradable destinées à générer ces différents canaux. Cette paroi est préférentiellement, sans que cela ne soit limitatif, une paroi d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur d'avion et plus particulièrement un carter composite tissé 3D disposé en périphérie des aubes de soufflante et habituellement destiné à recevoir une cartouche d'abradable.FIG. 1 illustrates in exploded perspective part of a three-dimensional scaffolding 10 of filaments 100, 200, 300, advantageously cylindrical, of an abradable material allowing, in accordance with the invention, the production of a coating in the form of an ordered network of channels capable of imparting acoustic properties to a wall (the substrate) 12 intended to receive this coating. Depending on the network configuration envisaged, interconnections between the channels may exist regularly during the superposition of the different layers of the abradable material intended to generate these different channels. This wall is preferably, without this being limiting, a wall of a turbomachine such as an airplane turbojet engine and more particularly a 3D woven composite casing disposed on the periphery of the fan blades and usually intended to receive a cartridge of abradable.
L'impression d'un tel réseau ordonné de canaux est effectuée par fabrication additive selon le procédé décrit ci-après en regard de la figure 2. Cette impression requiert des équipements de précision permettant de contrôler le dépôt du matériau abradable et assurer ainsi le tolérancement dimensionnel final. Il faut pour cela disposer au moins d'une machine 3 axes du type ABG10000 de Aerotech Incorporation ou d'un robot possédant des « axes numériques » de précision (positionnement de l'ordre de 5 microns) permettant via un logiciel approprié de commander l'impression selon une trajectoire de dépôt définie par l'utilisateur. Grâce à ces équipements, il est donc possible de garantir un dépôt précis de filaments dans un espace tridimensionnel déterminé, en contrôlant les paramètres d'impression tels que la vitesse d'écoulement du matériau, la position et vitesse de déplacement de l'impression.The printing of such an ordered network of channels is carried out by additive manufacturing according to the method described below with reference to FIG. 2. This printing requires precision equipment making it possible to control the deposition of the abradable material and thus ensure tolerancing final dimensional. This requires at least a 3-axis machine of the ABG10000 type from Aerotech Incorporation or a robot with precision "digital axes" (positioning on the order of 5 microns) allowing, via appropriate software, to control the printing according to a user-defined deposition trajectory. Thanks to this equipment, it is therefore possible to guarantee a precise deposit of filaments in a determined three-dimensional space, by controlling the printing parameters such as the speed of flow of the material, the position and speed of displacement of the printing.
Comme le montre la figure 2, un système de dépôt filamentaire, une machine 3 axes au moins ou un robot 20, vient déposer de préférence en liaison avec un circuit de contrôle en pression et température interne au système, le matériau abradable par extrusion via une buse d'éjection 22 de forme et dimension calibrées tout d'abord sur le substrat 12 puis successivement sur les différentes couches superposées créées à la suite jusqu'à l'obtention de l'épaisseur désirée. Le système de dépôt filamentaire suit une trajectoire de dépôt contrôlée par un calculateur (ordinateur ou microcontrôleur 24) auquel il est relié assurant la commande du système de dépôt filamentaire et contrôlant en tout point de la surface traitée à la fois l'arrangement filamentaire et la porosité du milieu nécessaires pour garantir l'abradabilité souhaitée.As shown in FIG. 2, a filamentary deposition system, at least a 3-axis machine or a robot 20, preferably deposits, in connection with a pressure and temperature control circuit internal to the system, the material abradable by extrusion via a ejection nozzle 22 of shape and size calibrated first on the substrate 12 and then successively on the various superimposed layers created in succession until the desired thickness is obtained. The filament deposition system follows a deposition path controlled by a calculator (computer or microcontroller 24) to which it is connected ensuring control of the filament deposition system and controlling at all points of the treated surface both the filament arrangement and the porosity of the medium necessary to guarantee the desired abradability.
L'alimentation en matériau abradable est assurée à partir d'une vis à extrusion conique 26 permettant de mélanger plusieurs composants pour former un mélange thixotrope ayant l'aspect d'une pâte. La vis d'extrusion conique qui comporte au moins deux entrées séparées 26A, 26B pour l'introduction simultanée d'au moins deux composants permet d'assurer un mélange adéquat et homogène des composants tout au long de l'opération de dépôt, pour obtenir in fine un matériau fluide à haute viscosité qui va être déposé par la buse d'éjection calibrée 22 dont la section de sortie dans sa plus grande largeur est inférieure à 250 microns. Durant cette opération, il faut éviter la génération de bulles d'air qui forment autant de défaut dans le filament lors de l'impression et il est donc nécessaire de pousser le matériau de manière très progressive tout en contrôlant la pression dans la buse d'éjection et sa vitesse de déplacement, de façon à obtenir un filament dont la section est uniforme et la position conforme. On notera que par un contrôle des composants introduits dans la vis à extrusion conique, il est possible de changer la constitution du matériau déposé.The supply of abradable material is ensured from a conical extrusion screw 26 making it possible to mix several components to form a thixotropic mixture having the appearance of a paste. The conical extrusion screw which has at least two separate inlets 26A, 26B for the simultaneous introduction of at least two components makes it possible to ensure an adequate and homogeneous mixing of the components throughout the deposition operation, to obtain ultimately a fluid material with high viscosity which will be deposited by the calibrated ejection nozzle 22 whose outlet section in its greatest width is less than 250 microns. During this operation, avoid the generation of air bubbles which form as many defects in the filament during printing and it is therefore necessary to push the material very gradually while controlling the pressure in the nozzle. ejection and its speed of movement, so as to obtain a filament whose section is uniform and the position conforms. It will be noted that by checking the components introduced into the conical extrusion screw, it is possible to change the constitution of the material deposited.
Une lampe de chauffage 28 ou tout dispositif analogue peut être montée en sortie de la buse d'éjection 22 pour stabiliser le matériau déposé et éviter le fluage au cours du dépôt. Le dépôt du matériau abradable s'effectue jusqu'à une épaisseur spécifiée. Pour accélérer le dépôt du matériau, le système de dépôt filamentaire 20 peut comporter plusieurs buses ajustables de façon indépendante ou comporter une multibuse de diamètre calibrée telle que celle décrite dans la demande US 2017/203566.A heating lamp 28 or any similar device can be mounted at the outlet of the ejection nozzle 22 to stabilize the material deposited and to prevent creep during deposition. The abradable material is deposited up to a specified thickness. To accelerate the deposition of the material, the filamentary deposition system 20 can comprise several independently adjustable nozzles or include a multi-nozzle of calibrated diameter such as that described in the application US 2017/203566.
On obtient ainsi un dépôt contrôlé de matériau abradable dans l'épaisseur et en surface permettant de fonctionnaliser l'abradable notamment en vue de lui conférer des propriétés acoustiques.This gives a controlled deposition of abradable material in the thickness and on the surface allowing the abradable to be functionalized in particular with a view to giving it acoustic properties.
Pour cela, le réseau ordonné de canaux présente avantageusement un échafaudage ayant l'une des configurations illustrées aux figures 3A, 3B, 3C et 3D, à savoir :For this, the ordered network of channels advantageously has a scaffolding having one of the configurations illustrated in FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D, namely:
Sur la figure 3A, un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200 est constitué de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 0° ou à 90° sans décalage dans la superposition des filaments d'une même direction.In FIG. 3A, a three-dimensional scaffolding of filaments 100, 200 consists of superimposed layers, the filaments of a given layer being oriented alternately at 0 ° or 90 ° without offset in the superposition of filaments in the same direction.
Sur la figure 3B, un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200 est constitué de couches superposées dont les filaments d'une couche donnée sont orientés alternativement à 0° ou à 90° et présentent un décalage dans la superposition des filaments d'une même direction. Ce décalage est comme illustré de préférence égal à la moitié de la distance entre deux filaments.In FIG. 3B, a three-dimensional scaffolding of filaments 100, 200 consists of superimposed layers, the filaments of a given layer being oriented alternately at 0 ° or 90 ° and have an offset in the superposition of the filaments in the same direction . This offset is, as illustrated, preferably equal to half the distance between two filaments.
On notera que pour ces deux configurations l'écart angulaire entre les deux directions de filaments peut être différent et inférieur à 90°, par exemple 45°.It will be noted that for these two configurations the angular difference between the two directions of filaments can be different and less than 90 °, for example 45 °.
Sur la figure 3C, un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200, 300, 400, 500, 600 est constitué de couches superposées présentant des directions d'orientation des filaments Di décalées d'un même écart angulaire, compris entre 20° et 40°, typiquement de 30°, à chaque couche i (i compris entre 1 et 6 pour un écart angulaire de 30°).In FIG. 3C, a three-dimensional scaffolding of filaments 100, 200, 300, 400, 500, 600 consists of superimposed layers having directions of orientation of the filaments Di offset by the same angular deviation, between 20 ° and 40 ° , typically 30 °, at each layer i (i between 1 and 6 for an angular difference of 30 °).
Et sur la figure 3D, un échafaudage tridimensionnel de filaments 100, 200 est constitué de couches superposées de filaments présentant, pour chacune des couches, à la fois une orientation de filaments à 0° et une orientation de filaments à 90°, de façon à former des perforations verticales 700 de sections carrées entre les filaments.And in FIG. 3D, a three-dimensional scaffolding of filaments 100, 200 consists of superimposed layers of filaments having, for each of the layers, both an orientation of filaments at 0 ° and an orientation of filaments at 90 °, so that forming vertical perforations 700 of square sections between the filaments.
Une impression sur un secteur de carter avec ces différentes structures a montré la faisabilité d'un tel dépôt robotisé de matériau abradable selon le procédé précité de fabrication additive. Des tests de comportement mécanique en compression et flexion ont aussi été réalisés ainsi que des échantillons destinés à un test d'impact basse énergie ou à une caractérisation de l'impédance acoustique en incidence normale.An impression on a housing sector with these different structures showed the feasibility of such a robotic deposition of abradable material according to the aforementioned additive manufacturing process. Mechanical behavior tests in compression and bending were also carried out as well as samples intended for a low energy impact test or for a characterization of the acoustic impedance in normal incidence.
Notamment, il a été constaté une transmission de l'énergie acoustique au travers de l'échafaudage et une absorption d'une partie de cette énergie acoustique par modification des sources aéro-acoustique ou absorption des ondes sonores propagatrices.In particular, it has been observed that the acoustic energy is transmitted through the scaffolding and that part of this acoustic energy has been absorbed by modification of the aero-acoustic sources or absorption of the propagating sound waves.
Le matériau abardable extrudé par la ou les buses calibrées est avantageusement un matériau thermodurcissable à haute viscosité (dit aussi fluide) qui est dépourvu de solvant dont l'évaporation génère comme il est connu un fort retrait. Ce matériau est de préférence une résine à cinétique de polymérisation lente et écoulement filamentaire stable se présentant sous la forme d'un mélange thixotrope qui présente donc l'avantage d'un retrait beaucoup plus faible entre l'impression sur le substrat (juste après extrusion du matériau) et la structure finale (une fois chauffée et la polymérisation complète).The abardable material extruded by the calibrated nozzle (s) is advantageously a thermosetting material with high viscosity (also called fluid) which is devoid of solvent, the evaporation of which generates, as is known, a strong shrinkage. This material is preferably a resin with slow polymerization kinetics and stable filamentary flow in the form of a thixotropic mixture which therefore has the advantage of a much lower shrinkage between printing on the substrate (just after extrusion of the material) and the final structure (once heated and complete polymerization).
Un exemple de matériau abradable utilisé dans le cadre du procédé est un matériau se présentant sous forme pâteuse et constitué de trois composants à savoir une base polymère, par exemple une résine époxyde (se présentant comme une pâte à modeler bleue), un agent de réticulation ou accélérateur (se présentant comme une pâte à modeler blanche) et une gelée de pétrole de couleur translucide (par exemple de la vaseline™). Les composants accélérateur/base sont répartis selon un rapport pondéral de la base à l'accélérateur compris entre 1:1 et 2 :1 et la gelée de pétrole présente entre 5 et 15% (typiquement 10%) en poids du poids total du matériau. La base peut en outre comporter des microsphères de verres creuses d'un diamètre déterminé pour assurer la porosité désirée tout en permettant d'accroître les performances mécaniques de l'échafaudage imprimé. L'intérêt de l'introduction de la gelée de pétrole réside dans la réduction de la viscosité de la résine ainsi que de la cinétique de réaction de l'abradable, ce qui rend sa viscosité plus stable durant le temps de l'impression. (La viscosité est directement liée à la pression d'extrusion nécessaire pour assurer la vitesse d'extrusion adéquate pour conserver la qualité de l'impression).An example of an abradable material used within the framework of the process is a material in pasty form and consisting of three components, namely a polymer base, for example an epoxy resin (presenting itself as a blue plasticine), a crosslinking agent. or accelerator (presenting itself as a white plasticine) and a translucent petroleum jelly (for example vaseline ™). The accelerator / base components are distributed according to a weight ratio of the base to the accelerator of between 1: 1 and 2: 1 and the petroleum jelly present between 5 and 15% (typically 10%) by weight of the total weight of the material. . The base may also include microspheres of hollow glasses of a determined diameter to ensure the desired porosity while making it possible to increase the mechanical performance of the printed scaffolding. The advantage of the introduction of petroleum jelly lies in the reduction in the viscosity of the resin as well as in the reaction kinetics of the abradable, which makes its viscosity more stable during the time of printing. (The viscosity is directly related to the extrusion pressure necessary to ensure the adequate extrusion speed to maintain the quality of the print).
A titre d'exemple, un tel rapport de 2 :1 donne un matériau abradable comprenant 0.7g d'accélérateur et 1.4g de base, auquel il convient d'ajouter 0.2g de gelée de pétrole.For example, such a ratio of 2: 1 gives an abradable material comprising 0.7g of accelerator and 1.4g of base, to which 0.2g of petroleum jelly should be added.
Ainsi la présente invention permet une impression rapide (30mm/s) et stable permettant de reproduire efficacement des structures acoustiques performantes contrôlées (rugosité, aspect, taux d'ouverture) ayant une faible taille de filament (<250 microns de diamètre) et un faible poids (taux de porosité amélioré > 70%) particulièrement intéressantes aux vues des contraintes fortes rencontrées en aéronautique.Thus, the present invention allows rapid (30mm / s) and stable printing allowing effective reproduction of controlled efficient acoustic structures (roughness, appearance, opening rate) having a small filament size (<250 microns in diameter) and a low weight (improved porosity rate> 70%) particularly interesting in view of the severe constraints encountered in aeronautics.
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