FR3088570A1 - Procede de fabrication d'une preforme fibreuse - Google Patents

Procede de fabrication d'une preforme fibreuse Download PDF

Info

Publication number
FR3088570A1
FR3088570A1 FR1860639A FR1860639A FR3088570A1 FR 3088570 A1 FR3088570 A1 FR 3088570A1 FR 1860639 A FR1860639 A FR 1860639A FR 1860639 A FR1860639 A FR 1860639A FR 3088570 A1 FR3088570 A1 FR 3088570A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
preform
ply
new
plies
heating
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
FR1860639A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3088570B1 (fr
Inventor
Xavier Tardif
Matthieu Kneveler
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.)
Institut de Recherche Technologique Jules Verne
Original Assignee
Institut de Recherche Technologique Jules Verne
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 Institut de Recherche Technologique Jules Verne filed Critical Institut de Recherche Technologique Jules Verne
Priority to FR1860639A priority Critical patent/FR3088570B1/fr
Priority to EP19801023.3A priority patent/EP3880423A1/fr
Priority to PCT/EP2019/080944 priority patent/WO2020099364A1/fr
Priority to US17/294,304 priority patent/US20220009128A1/en
Publication of FR3088570A1 publication Critical patent/FR3088570A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3088570B1 publication Critical patent/FR3088570B1/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
    • 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
    • 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
    • B29B11/06—Making preforms by moulding the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/244—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using glass fibres
    • 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
    • B29C2791/00—Shaping characteristics in general
    • B29C2791/001—Shaping in several steps
    • 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
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum

Abstract

Procédé de fabrication d'une préforme fibreuse (10) comportant un nombre de plis prédéterminé supérieur ou égal à deux, comportant les étapes suivantes : a) chauffer au moins un pli (6), b) déposer ledit au moins un pli (6) sur un moule de préformage (M), c) réaliser une opération de formage dudit au moins un pli (6), ledit au moins un pli (6) formant alors une préforme intermédiaire (5), d) chauffer au moins un nouveau pli (6), e) déposer ledit au moins un nouveau pli chauffé sur la préforme intermédiaire (5), f) réaliser une opération de formage dudit au moins un nouveau pli (6) de manière à former une nouvelle préforme intermédiaire (5'), g) éventuellement renouveler au moins une fois les étapes d) à f), la préforme intermédiaire (5) étant remplacée dans ces étapes par la nouvelle préforme intermédiaire (5'), de manière à réaliser la préforme fibreuse (10) avec ledit nombre de plis prédéterminé.

Description

Procédé de fabrication d’une préforme fibreuse Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine de la fabrication de pièces en matériau composite, en particulier mais non exclusivement dans les secteurs aéronautique, automobile, éolien, de telles pièces comportant une matrice polymère et un renfort fibreux. En particulier, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une préforme fibreuse, ainsi qu’une préforme obtenue par un tel procédé. L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite réalisée à partir d’une telle préforme.
Art antérieur et objectifs de l’invention
Pour produire des pièces en matériau composite, il est connu de fabriquer une préforme et ensuite de réaliser un moulage par transfert de résine afin d’obtenir la pièce.
Un tel procédé est connu par exemple de US 5 766 534. Ce document décrit un procédé pour préparer un composite à matrice en résine comportant les étapes consistant à préparer une préforme comportant un agent tackifiant d’une résine durcissable et au moins deux couches d’un matériau de renfort. Cette étape de préparation de préforme consiste à appliquer l’agent tackifiant sur au moins une couche de matériau de renfort puis à compresser les au moins deux couches du matériau de renfort et enfin réaliser une réticulation de l’agent tackifiant dans des conditions particulières de manière à former la préforme. Le procédé comporte ensuite l’étape consistant à mettre en contact la préforme et une matrice de résine de manière à durcir l’agent tackifiant et la résine et former le composite.
On connaît encore de WO 2012/075252 un procédé de fabrication d’un article composite, comportant la dépose d’une préforme sur un moule, le chauffage du moule à l’aide d’un réseau de tubes dans lesquels circule un fluide, disposés sous la surface du moule, avec des conditions de température et de pression particulières, la préforme étant une multicouche de fibres de carbone sèche et/ou pré-imprégnée.
EP 0 981 427 décrit un procédé de fabrication d’une préforme pour le moulage par transfert de résine consistant à fournir une multiplicité de couches de fibres revêtues de liant pour former les couches sur une surface moulée, à chauffer les couches à une température prédéfinie, à fusionner les couches conjointement et à refroidir pour rigidifier les couches afin de former une préforme.
Enfin, on connaît de US 2007/0020431 un procédé de production d’un composant réalisé en matériau composite fibreux dans lequel plusieurs couches de fibres de renfort sont cousues entre elles par un fil avec une tension de fil prédéfinie. Les préformes à fibres de renfort sont ensuite compactées au moyen de la couture, puis placées dans un moule à injection avec injection de résine.
Il est nécessaire de réduire le temps de préformage pour les pièces de forte épaisseur, pour lesquelles on drape les plis sur un moule, on met ces plis sous vide puis on transfert l’ensemble dans une étuve et enfin on chauffe l’ensemble pour réaliser la préforme. Compte-tenu des masses à chauffer, cette opération dure au moins 30 min. L’étape de préformage devient alors limitante pour la réalisation de pièces en matériau composite, notamment de forte épaisseur.
On a imaginé dupliquer les moules et les étuves pour accélérer la cadence, mais cela entraîne des investissements lourds et des surfaces d’atelier importantes.
Il existe ainsi un besoin d’augmenter la cadence de production de préformes en renfort fibreux ou de pièces en matériau composite réalisées à partir de telles préformes, notamment de pièces en matériau composite de forte épaisseur.
Résumé de l’invention
Procédé de fabrication d’une préforme fibreuse
La présente invention parvient à résoudre tout ou partie de ce besoin et concerne un procédé de fabrication d’une préforme fibreuse comportant un nombre de plis prédéterminé supérieur ou égal à deux, comportant les étapes suivantes :
a) chauffer au moins un pli,
b) déposer ledit au moins un pli sur un moule de préformage,
c) réaliser une opération de formage dudit au moins un pli, ledit au moins un pli formant alors une préforme intermédiaire,
d) chauffer au moins un nouveau pli,
e) déposer ledit au moins un nouveau pli chauffé sur la préforme intermédiaire,
f) réaliser une opération de formage dudit au moins un nouveau pli de manière à former une nouvelle préforme intermédiaire,
g) éventuellement renouveler au moins une fois les étapes d) à f), la préforme intermédiaire étant remplacée dans ces étapes par la nouvelle préforme intermédiaire, de manière à réaliser la préforme fibreuse avec ledit nombre de plis prédéterminé.
Le nombre de plis à l’étape a) et/ou d) peut être de exactement un.
En variante, le nombre de plis à l’étape a) et/ou d) est de exactement deux.
Dans une autre variante, le nombre de plis à l’étape a) et/ou d) est supérieur ou égal à deux, ce nombre étant strictement inférieur au nombre de plis prédéterminé de la préforme fibreuse.
Grâce à l’invention, on réalise la préforme par étapes, en mettant en forme un ou plusieurs plis à la fois sans mettre en forme simultanément le nombre total de plis prédéterminé de la préforme fibreuse. Cela permet de réduire le temps nécessaire pour la fabrication de la préforme fibreuse, chaque étape de chauffage étant de durée réduite du fait de la faible épaisseur du ou des plis à chauffer. On réalise le préformage ainsi en temps masqué.
De plus, on limite les risques de défauts de type ondulation rencontrés dans le cas du préformage de nombreux plis simultanément, comme dans l’art antérieur.
Un autre avantage de l’invention est que le moule de préformage n’est pas chauffé à haute température comme c’est le cas dans l’art antérieur. Ainsi, le moule n’est pas soumis aux dilatations ou au vieillissement thermique. Cela génère des gains énergétiques et une réduction des coûts grâce à l’utilisation de matériaux moins onéreux et une durée de vie allongée.
Avantageusement, à l’étape d), la préforme intermédiaire est également chauffée. L’étape de chauffage d) peut comporter le chauffage simultané dudit au moins un nouveau pli et de la préforme intermédiaire. La préforme intermédiaire est de préférence chauffée à une température inférieure à celle dudit au moins un nouveau pli. A l’étape de chauffage d), ledit au moins un nouveau pli est par exemple chauffé à une température comprise entre 80°C et 200 °C, par exemple entre 100°C et 160 °C, notamment à une température de 110°C. La préforme intermédiaire, lorsque chauffée, peut être chauffée de telle sorte que la surface extérieure, qui va être en contact avec ledit au moins un nouveau pli, soit chauffée à une température supérieure à la température de fusion d’un liant dudit au moins un nouveau pli, notamment une température supérieure ou égale à 60°C, de préférence supérieure à 80°C, notamment comprise entre 60°C et 100°C. La température de chauffage de la préforme est avantageusement inférieure à la température de déconsolidation de la préforme intermédiaire. La déconsolidation pour des matériaux composites peut être définie comme la tendance des matériaux composites à perdre leur consolidation lors d’une montée en température, ceci se traduisant par une augmentation du taux de porosité.
Le moule peut être chauffé néanmoins, dans l’invention, par exemple en continu, notamment à une température correspondant à la température de fusion d’un liant des plis, par exemple 60°C. Dans ce cas, la préforme intermédiaire ou nouvelle préforme intermédiaire est chauffée en permanence pour rester à une température stable, par exemple de 60°C.
Les étapes de chauffage a) et d) peuvent être précédées d’une étape consistant à disposer ledit au moins un pli et/ou nouveau pli drapé à plat au-dessus du moule de préformage et/ou préforme intermédiaire, ces étapes étant de préférence réalisées à l’aide d’un préhenseur à aiguilles.
Les étapes de chauffage a) et/ou d) sont par exemple réalisées par chauffage à infrarouge. D’autres modes de chauffage peuvent être envisagés.
L’appareil de chauffage peut être disposé sur et/ou sous ledit au moins un (nouveau) pli. Le chauffage peut être le même pour ledit au moins un (nouveau) pli et la préforme intermédiaire. En variante, on utilise deux appareils de chauffage différents.
L’étape de formage c) et/ou f) peut être réalisée par formage rapide, notamment thermoformage, dudit au moins un pli ou un nouveau pli par mise sous vide à l’aide d’une membrane déformable.
La membrane déformable n’est pas chauffée comme c’est le cas dans l’art antérieur. Ainsi, la membrane n’est pas soumise aux dilatations ou au vieillissement thermique. Cela génère des gains énergétiques et une réduction des coûts grâce à l’utilisation de matériaux moins onéreux et une durée de vie allongée.
L’étape de formage c) et/ou f) est de préférence suivie d’une étape de refroidissement de la préforme intermédiaire ou nouvelle préforme intermédiaire ou préforme fibreuse. Un tel refroidissement permet la consolidation de la préforme concernée.
Le temps de fabrication de la préforme fibreuse peut être rapide, notamment inférieur à 10 min, en particulier inférieur ou égal à 5 min. Le temps de chauffage à l’étape a et/ou d) peut être inférieur à 3 min, notamment égal à 2 min environ.
Ledit au moins un pli et/ou un nouveau pli est avantageusement un pli sec.
Le terme « pli sec » désigne un pli de fibres imprégné d’une faible quantité d’un liant consistant en un polymère thermodurcissable ou thermoplastique, quantité comprise entre 1% et 20% environ, notamment inférieure à 5 % environ en masse par rapport à la masse totale du pli. Le liant présent en faible quantité peut être saupoudré sous forme de poudre sur le pli ou peut former un voile entre deux couches du pli ou autre.
Chaque pli peut présenter une structure choisie dans le groupe constitué par une structure linéique, notamment des fils ou des mèches, surfacique, notamment des nontissés, des tissus, des rubans ou des mats, ou multidirectionnelle, notamment des tresses, des tissus complexes, des tissages multi-directionnels, notamment tri-directionnels ou plus.
Au moins un pli peut être sous forme de non-tissé, encore appelé en anglais Non-Crimp Fabrics (NCF). Dans ce cas, le pli comporte une pluralité de couches de fibres unidirectionnelles, disposées les unes sur les autres avec une orientation angulaire différente des fibres, par exemple selon une séquence 0/+-45°/90°. On dispose ainsi simultanément, par le drapage d’un seul pli, plusieurs couches contenues dans ce pli. Les couches formant un pli de non-tissé peuvent être reliées entre elles par des coutures.
En variante ou de manière additionnelle, au moins un pli peut être tissé. Dans ce cas, le pli est avantageusement monocouche.
Le terme « tissé » couvre des structures variées de tissage, de tressage, plus ou moins complexes, pouvant en particulier être tridimensionnelles. De manière connue en soi, le tissage peut être une toile, un sergé, un satin, un unidirectionnel, une fausse gaze ou autre.
On peut avoir, au sein de la préforme fibreuse, une combinaison de pli(s) en non-tissé et de pli(s) tissé(s).
On peut également avoir une combinaison de pli(s) en non-tissé multicouche, qui convien(nen)t pour des zones ou pièces de géométrie moins complexe et de pli(s) monocouche tissé ou en non-tissé qui peu(ven)t convenir pour des zones ou pièces de géométrie plus complexes.
Les plis sont de préférence déformables. Le terme « pli déformable » désigne un pli composé de fibres continues arrangées selon des directions définies et assemblées sous la forme de tissu ou de non-tissé.
Ledit au moins un pli et/ou ledit nouveau pli comporte des fibres choisies dans le groupe constitué par les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres d’aramide, les fibres céramiques, les fibres de polyester, les fibres d’origine végétale, notamment les fibres de lin, de préférence les fibres de verre, et un mélange de celles-ci. Les fibres peuvent être continues ou courtes. Elles peuvent différer suivant les plis.
Le nombre de plis prédéterminé de la préforme fibreuse est par exemple compris entre 2 et 200, notamment entre 4 et 160.
L’épaisseur de la préforme fibreuse avec le nombre de plis prédéterminé est par exemple comprise entre 0,5 mm et 100 mm environ, notamment entre 1 mm et 80 mm, en particulier entre 10 mm et 80 mm, par exemple entre 20 mm et 80 mm.
Dans un mode de réalisation particulier, la préforme fibreuse comporte 50 plis superposés et présente une épaisseur de 25 mm, ce qui représente une forte épaisseur. Cependant, la préforme fibreuse peut présenter une faible épaisseur, par exemple 1 mm environ et comporter peu de plis, par exemple deux plis. En variante, dans le domaine aéronautique, notamment, la préforme fibreuse peut présenter une épaisseur maximale de 40 mm avec 80 plis tandis que, dans le domaine éolien par exemple, l’épaisseur maximale peut être de 80 mm pour 160 plis.
La préforme fibreuse obtenue par le procédé décrit plus haut est avantageusement une préforme dite sèche, c’est-à-dire une préforme fibreuse comprenant entre 1% et 20% environ, notamment moins de 5% environ, d’un polymère thermodurcissable ou thermoplastique, en pourcentage massique par rapport à la masse totale de la préforme. La préforme sèche est de préférence utilisée comme phase de renfort d’une pièce en matériau composite.
Les plis peuvent présenter des dimensions sensiblement identiques entre eux.
De préférence, ledit au moins un nouveau pli est superposé à la préforme intermédiaire, notamment de manière à la recouvrir complètement après l’étape de formage.
Préforme fibreuse
La présente invention a encore pour objet, selon un autre aspect, une préforme fibreuse obtenue à l’aide du procédé de fabrication tel que défini plus haut, comportant ledit nombre de plis prédéterminé.
Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite
L’invention a encore pour objet, selon un autre aspect, en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comportant les étapes suivantes :
réaliser une préforme fibreuse en mettant en œuvre le procédé tel que défini plus haut, imprégner, notamment par injection ou infusion, un polymère dans la préforme fibreuse de manière à obtenir la pièce en matériau composite.
Le procédé selon l’invention permet de réduire le temps de fabrication d’une pièce en matériau composite et donc d’améliorer la cadence de production de telles pièces, notamment lorsqu’elles sont de grandes dimensions et/ou de forte épaisseur.
Pièce en matériau composite
La présente invention a encore pour objet, selon un autre aspect, une pièce en matériau composite obtenue à l’aide du procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite tel que défini plus haut.
Brève description des figures
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 est un schéma bloc illustrant les différentes étapes d’un exemple de procédé selon l’invention,
- la figure 2 est un schéma bloc illustrant les différentes étapes d’un autre exemple de procédé selon l’invention,
- les figures 3 à 6 illustrent schématiquement la mise en œuvre, en coupe transversale, de différentes étapes du procédé selon l’invention,
- la figure 7 est une vue schématique en coupe transversale d’un exemple de préforme fibreuse obtenue avec le procédé selon l’invention, et
- les figures 8 et 9 sont des graphes de la température en fonction du temps appliquées illustrant la mise en œuvre du procédé selon l’invention avec des paramètres différents.
Description détaillée de modes de réalisation de l’invention
Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonctions identiques portent le même signe de référence. A des fins de concision de la présente description, ils ne sont pas décrits en regard de chacune des figures, seules les différences entre les modes de réalisation étant décrites.
On a représenté sur la figure 1 un exemple de procédé de fabrication d’une préforme fibreuse comportant un nombre de plis prédéterminé supérieur ou égal à deux, comportant les étapes suivantes.
A l’étape a), on chauffe au moins un pli, dans cet exemple par chauffage à infrarouge.
A l’étape b), on dépose ledit au moins un pli sur un moule de préformage.
A l’étape c), on réalise une opération de formage dudit au moins un pli, ledit au moins un pli formant alors une préforme intermédiaire.
A l’étape d), on chauffe au moins un nouveau pli, dans cet exemple par chauffage à infrarouge. A cette étape également, selon ce mode de réalisation, on chauffe simultanément la préforme intermédiaire, également par chauffage à infrarouge. Dans cet exemple, on chauffe cette dernière à une température, par exemple de 60°C, qui est inférieure à la température de chauffage du nouveau pli, qui est par exemple de 110°C.
A l’étape e), on dépose ledit au moins un nouveau pli chauffé sur la préforme intermédiaire.
A l’étape f), on réalise une opération de formage dudit au moins un nouveau pli de manière à former une nouvelle préforme intermédiaire.
Ensuite, si le nombre de plis prédéterminé supérieur ou égal à deux est atteint, on obtient la préforme fibreuse à l’étape g). Si le nombre de plis prédéterminé supérieur ou égal à deux n’est pas atteint, on renouvelle les étapes d) à f) en suivant la flèche h), la préforme intermédiaire étant remplacée dans ces étapes par la nouvelle préforme intermédiaire, de manière à obtenir à l’étape g) la préforme fibreuse avec le nombre de plis prédéterminé atteint.
Après l’étape g), on peut imprégner la préforme fibreuse d’un polymère liquide ou pâteux, notamment par injection, afin d’obtenir une pièce en matériau composite.
Dans cet exemple, chaque pli est un pli sec réalisé à partir de NCF. Il comporte avantageusement des fibres de verre.
Toujours dans cet exemple, le nombre de plis à l’étape a) et d) est de exactement un. Ainsi, on réalise la préforme, selon ce mode de réalisation, pli par pli, en chauffant le pli avant de le déposer sur la préforme intermédiaire déjà réalisée préalablement. Cela permet de gagner du temps de chauffage puisque l’épaisseur à chauffer à ces étapes a) et d) est faible.
Le formage aux étapes c) et f) est mis en œuvre dans cet exemple par formage rapide dudit au moins un pli ou dudit au moins un nouveau pli par mise sous vide à l’aide d’une membrane déformable.
On a représenté sur la figure 2 un autre exemple de mise en œuvre du procédé de fabrication d’une préforme fibreuse selon l’invention.
On y retrouve les étapes a), b), c), d), e), f) et g) décrites plus haut en référence à la figure 1.
Le procédé comporte encore, dans cet exemple, une étape i) préalable à l’étape
a) consistant à disposer ledit au moins un pli drapé à plat au-dessus du moule de préformage, cette étape étant dans cet exemple réalisée à l’aide d’un préhenseur à aiguilles. De même, l’étape d) est précédée d’une étape k) disposer ledit au moins un nouveau pli drapé à plat au-dessus de la préforme intermédiaire, cette étape étant également réalisée à l’aide du préhenseur à aiguilles dans cet exemple.
Par ailleurs, l’étape c) de formage est suivie d’une étape j) de refroidissement de la préforme intermédiaire. De même, l’étape f) de formage est suivie d’une étape 1) de refroidissement de la nouvelle préforme intermédiaire qui peut alors, le cas échéant, coïncider avec la préforme fibreuse obtenue à l’étape g) si le nombre de plis prédéterminé est atteint.
Dans cet exemple, le nombre de plis aux étapes a) et d) est de exactement deux plis. On ne sort pas du cadre de l’invention si le nombre de plis à ces étapes est supérieur à deux et strictement inférieur au nombre de plis prédéterminé de la préforme fibreuse, ou est différent entre les étapes a) et d).
Sur la figure 3, on visualise la mise en œuvre de l’étape d) de chauffage du procédé selon l’invention. Une préforme intermédiaire 5 est disposée sur un moule de préformage M. Deux plis 6 superposés entre eux sont disposés drapés à plat au-dessus de la préforme intermédiaire 5, à l’aide d’un préhenseur à aiguilles P. Un chauffage à infrarouge I est introduit dans le sens de la flèche W entre la préforme intermédiaire 5 et les plis 6 de manière à les chauffer simultanément selon les flèches X opposées. La température de chauffage peut être différente, étant notamment inférieure pour la préforme intermédiaire
5. En variante, elle est identique pour les plis 6 et pour la préforme intermédiaire 5. .
La figure 4 représente la mise en œuvre de l’étape e) du procédé de fabrication selon l’invention. Les plis 6, après chauffage et retrait du chauffage à infrarouge I, sont approchés de la préforme antérieure 5 à l’aide du préhenseur à aiguilles P selon la flèche Y. Puis le préhenseur à aiguilles P est retiré selon la flèche V, après que les plis 6 ont été déposés sur la préforme antérieure 5.
Enfin, les figures 5 et 6 représentent respectivement le début et la fin de 1”étape de formage f) avec un formage rapide des plis 6 et mise sous vide (figure 6) à l’aide d’une membrane déformable N appliquée selon la flèche Z avec un contre-moule M’ contre les plis 6 de manière à réaliser une nouvelle préforme intermédiaire 5’ incluant la préforme intermédiaire 5 et les plis 6. Cette nouvelle préforme intermédiaire 5’, visible sur la figure 6, peut être la préforme fibreuse 10 si le nombre prédéterminé de plis de cette préforme est atteint.
Les figures 3, 4 et 5 et 6 représentent respectivement la mise en œuvre des étapes d), e) et f) mais on peut également imaginer la mise en œuvre des étapes a), b) et c) si l’on retire la préforme intermédiaire 5. Le ou les plis 6 sont alors assimilés audit au moins un pli des étapes a), b) et c).
La figure 7 représente de manière schématique un exemple de préforme fibreuse 10 obtenue à l’aide du procédé illustré sur la figure 2, constitué d’une superposition de plis 6.
On peut réaliser une pièce en matériau composite à partir de cette préforme fibreuse 10, en imprégnant cette dernière, par injection ou macération par exemple, d’un polymère liquide ou pâteux.
On a effectué un essai en mettant en œuvre le procédé selon l’invention et étudié, lors de cet essai, la variation de la température en fonction du temps à des endroits précis des plis 6 et de la préforme intermédiaire 5, à l’aide de thermocouples tc2, tc3 disposés sur la préforme intermédiaire 5 et de thermocouples tc4 et tc5 disposés sur les plis
6, comme visible sur la figure 3. Le résultat de cette étude est illustré sur les graphes des figures 8 et 9.
Pour le début de l’essai effectué dont le graphe est visible sur la figure 8, on a au départ une préforme intermédiaire 5 constituée de deux plis 6, et on y ajoute deux nouveaux plis 6. Comme visible sur la figure 3, le suivi des températures de la préforme intermédiaire 5 est assuré par les thermocouples tc2 et tc3, tc2 étant disposé au niveau de la surface inférieure de la préforme intermédiaire 5 tandis que tc3 est disposé au niveau de la surface supérieure de la préforme intermédiaire 5 qui sera en contact avec l’un des nouveaux plis 6. Le suivi des températures des plis 6 est assuré par les thermocouples tc4 et tc5, tc4 étant disposé au niveau du pli supérieur et tc5 est disposé au niveau du pli inférieur qui sera en contact avec la préforme intermédiaire 5. La suite de l’essai effectué dont le graphe est visible sur la figure 9 correspond à la suite de la mise en œuvre du procédé, avec l’ajout, sur la nouvelle préforme intermédiaire 5’, de deux nouveaux plis 6. Les thermocouples tc2, tc3, tc4 et tc5 sont alors respectivement disposés sur la nouvelle préforme intermédiaire 5’ et sur les nouveaux plis 6.
La température Tl de fusion du liant est, dans cet essai, de 60°C.
Pour le début de l’essai dont le résultat T (t) est illustré sur la figure 8, on met en œuvre l’étape d) en appliquant, pendant 120s le chauffage à infrarouge avec une puissance du four à infrarouge de 50%. La température de la préforme intermédiaire et des plis augmente. On constate à la fin de ce chauffage que la différence de température ΔΤ entre les deux plis 6 est de 15°C et que la température de la surface supérieure de la préforme intermédiaire 5 a atteint 89°C.
Puis on arrête de chauffer et on met en œuvre l’étape e) de dépose des nouveaux plis 6 puis l’étape f) de formage de ces plis avant que la température de la surface supérieure de la préforme intermédiaire n’atteigne la température Tl de fusion du liant, qui est de 60°C dans cet exemple. On voit ainsi, sur le graphe de la figure 8, que l’on dispose de 25s pour effectuer ces deux étapes, la surface supérieure de la préforme intermédiaire 5 mettant ce temps pour passer de 89°C à 60°C. En effet, les différents plis peuvent se coller entre eux seulement au-dessus de cette température. Suit l’étape de refroidissement 1) qui dure dans cet exemple 200s, les différentes températures des plis/préforme continuant de baisser, comme visible jusqu’à ce que les nouveaux plis atteignent la température de 60°C.
On réalise alors la suite de l’essai avec la suite du procédé avec la nouvelle préforme intermédiaire 5’, en ajoutant deux nouveaux plis 6. On chauffe dans une nouvelle étape d) pendant 120s, avec une puissance du four à infrarouge de 50%. La température de la nouvelle préforme intermédiaire et des nouveaux plis augmente, comme visible sur la figure 9. On constate à la fin de ce chauffage que la différence de température ΔΤ entre les deux nouveaux plis 6 est de 15°C et que la température de la surface supérieure de la préforme intermédiaire 5 a atteint 95°C. Il est à noter que la température de départ n’était pas 20°C comme au départ mais de 30°C, le refroidissement de la nouvelle préforme intermédiaire n’étant pas complet.
Puis on arrête de chauffer et on met en œuvre l’étape e) de dépose des nouveaux plis 6 puis l’étape f) de formage de ces plis avant que la température de la surface supérieure de la préforme intermédiaire n’atteigne la température Tl de fusion du liant, qui est toujours de 60°C dans cet exemple. On voit ainsi, sur le graphe de la figure 9, que l’on dispose de 57s pour effectuer ces deux étapes, la surface supérieure de la préforme intermédiaire 5 mettant ce temps pour passer de 95°C à 60°C. Suit l’étape de refroidissement 1) de 200s, les températures continuant de baisser jusqu’à ce que les nouveaux plis atteignent la température de 60°C.
On constate, en visualisant ces graphes, qu’il est relativement court de chauffer la préforme intermédiaire et les plis à déposer. Le procédé selon l’invention permet ainsi de préformer deux plis sur une préforme intermédiaire en 345s contre 30 min pour quatre plis dans l’art antérieur, ce qui est avantageux.
On constate également qu’il est plus avantageux d’avoir une température de la surface supérieure de la préforme intermédiaire ou nouvelle préforme intermédiaire qui soit plus élevée à la fin du chauffage, comme dans la suite de l’essai, sur la figure 9, car cela permet d’avoir un temps plus long pour effectuer les étapes e) et f). Dans cet exemple, la température de départ est plus élevée, ce qui explique que la température de la surface supérieure atteint une valeur plus élevée à la fin du chauffage. On peut encore envisager d’augmenter la puissance de chauffage et/ou le temps de chauffage pour accroître ce temps.
Le moule M peut encore être chauffé de manière à maintenir à température de la préforme intermédiaire à une température au moins égale à la température de fusion du liant.

Claims (16)

1. Procédé de fabrication d’une préforme fibreuse (10) comportant un nombre de plis prédéterminé supérieur ou égal à deux, comportant les étapes suivantes :
a) chauffer au moins un pli (6),
b) déposer ledit au moins un pli (6) sur un moule de préformage (M),
c) réaliser une opération de formage dudit au moins un pli (6), ledit au moins un pli (6) formant alors une préforme intermédiaire (5),
d) chauffer au moins un nouveau pli (6),
e) déposer ledit au moins un nouveau pli chauffé sur la préforme intermédiaire (5),
f) réaliser une opération de formage dudit au moins un nouveau pli (6) de manière à former une nouvelle préforme intermédiaire (5’),
g) éventuellement renouveler au moins une fois les étapes d) à f), la préforme intermédiaire (5) étant remplacée dans ces étapes par la nouvelle préforme intermédiaire (5’), de manière à réaliser la préforme fibreuse (10) avec ledit nombre de plis prédéterminé.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le nombre de plis (6) à l’étape a) et/ou d) est de exactement un.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le nombre de plis (6) à l’étape a) et/ou d) est de exactement deux.
4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le nombre de plis (6) à l’étape a) et/ou d) est supérieur ou égal à deux, ce nombre étant strictement inférieur au nombre de plis prédéterminé de la préforme fibreuse (10).
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à l’étape d), la préforme intermédiaire (5) est également chauffée.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de chauffage d) comporte le chauffage simultané dudit au moins un nouveau pli (6) et de la préforme intermédiaire (5).
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, à l’étape de chauffage d), ledit au moins un nouveau pli (6) est chauffé une température comprise entre 80°C et 200 °C, et la préforme intermédiaire (5) est chauffée de telle sorte que la surface extérieure (7) de la préforme intermédiaire (5), qui va être en contact avec ledit au moins un nouveau pli (6), soit chauffée à une température supérieure à la température de fusion d’un liant dudit au moins un nouveau pli, notamment supérieure ou égale à 60°C, et inférieure à la température de déconsolidation de la préforme intermédiaire (5).
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étapes de chauffage a) et/ou d) sont précédées d’une étape consistant à disposer ledit au moins un pli (6) et/ou nouveau pli (6) drapé à plat au-dessus du moule de préformage (M) et/ou préforme intermédiaire (5), ces étapes étant de préférence réalisées à l’aide d’un préhenseur à aiguilles (P).
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les étapes de chauffage a) et/ou d) sont réalisées par chauffage à infrarouge (I).
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de formage c) et/ou f) est réalisée par formage rapide dudit au moins un pli (6) ou un nouveau pli (6) par mise sous vide à l’aide d’une membrane déformable (N).
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de formage c) et/ou f) est suivie d’une étape de refroidissement de la préforme intermédiaire (5) ou nouvelle préforme intermédiaire (5’) ou préforme fibreuse (10).
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur de la préforme fibreuse (10) avec le nombre de plis prédéterminé est comprise entre 0,5 mm et 100 mm environ, notamment entre 1 mm et 80 mm, en particulier entre 10 mm et 80 mm.
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un pli (6) et/ou un nouveau pli (6) est un pli sec.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un pli (6) et/ou ledit nouveau pli (6) comporte des fibres choisies dans le groupe constitué par les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres d’aramide, les fibres céramiques, les fibres de polyester, les fibres d’origine végétale, notamment les fibres de lin, de préférence les fibres de verre, et un mélange de celles-ci.
15. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre de plis (6) prédéterminé de la préforme fibreuse (10) est compris entre 2 et 200, notamment entre 4 et 160.
16. Procédé de fabrication d’une pièce en matériau composite comportant les
5 étapes suivantes : réaliser une préforme fibreuse (10) en mettant en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, imprégner, notamment par injection ou infusion, un polymère 10 dans la préforme fibreuse (10) de manière à obtenir la pièce en matériau composite.
1/4
FR1860639A 2018-11-16 2018-11-16 Procede de fabrication d'une preforme fibreuse Active FR3088570B1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1860639A FR3088570B1 (fr) 2018-11-16 2018-11-16 Procede de fabrication d'une preforme fibreuse
EP19801023.3A EP3880423A1 (fr) 2018-11-16 2019-11-12 Procede de fabrication d'une preforme fibreuse
PCT/EP2019/080944 WO2020099364A1 (fr) 2018-11-16 2019-11-12 Procede de fabrication d'une preforme fibreuse
US17/294,304 US20220009128A1 (en) 2018-11-16 2019-11-12 Method for manufacturing a fibre preform

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1860639A FR3088570B1 (fr) 2018-11-16 2018-11-16 Procede de fabrication d'une preforme fibreuse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3088570A1 true FR3088570A1 (fr) 2020-05-22
FR3088570B1 FR3088570B1 (fr) 2020-12-04

Family

ID=66218157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1860639A Active FR3088570B1 (fr) 2018-11-16 2018-11-16 Procede de fabrication d'une preforme fibreuse

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220009128A1 (fr)
EP (1) EP3880423A1 (fr)
FR (1) FR3088570B1 (fr)
WO (1) WO2020099364A1 (fr)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5766534A (en) 1994-10-28 1998-06-16 The Dow Chemical Company Process for preparing a resin matrix composite using a preform
WO1999015323A1 (fr) * 1997-09-19 1999-04-01 Dow-United Technologies Composite Products, Inc. Procede de fabrication d'un profile composite ondule
EP0981427A1 (fr) 1997-05-06 2000-03-01 Cytec Technology Corp. Preformes destinees a un procede de moulage et resines utilisees a cette fin
US20070020431A1 (en) 2003-05-26 2007-01-25 Eurocopter Deutschland Gmbh Method for the production of a fibre composite material component and intermediate product for such a method
WO2012075252A1 (fr) 2010-12-01 2012-06-07 Plasan Carbon Composites, Inc. Procédé et système permettant de former des articles composites
DE102011007018A1 (de) * 2011-04-08 2012-10-11 Voith Patent Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Faservorformlingen, die insbesondere eine Vorstufe bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Bauteilen darstellen
DE102011115730A1 (de) * 2011-10-11 2013-04-11 Daimler Ag Thermoplastisches dreidimensonal geformtes Faser-Halbzeug und Verfahren zur Umformung von thermoplastischen Faserhalbzeugplatten

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3052699B1 (fr) * 2016-06-20 2019-08-16 Institut De Recherche Technologique Jules Verne Procede de fabrication d'une piece en materiau composite, support de colonne de direction et traverse inferieure de baie realises a l'aide d'un tel procede

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5766534A (en) 1994-10-28 1998-06-16 The Dow Chemical Company Process for preparing a resin matrix composite using a preform
EP0981427A1 (fr) 1997-05-06 2000-03-01 Cytec Technology Corp. Preformes destinees a un procede de moulage et resines utilisees a cette fin
WO1999015323A1 (fr) * 1997-09-19 1999-04-01 Dow-United Technologies Composite Products, Inc. Procede de fabrication d'un profile composite ondule
US20070020431A1 (en) 2003-05-26 2007-01-25 Eurocopter Deutschland Gmbh Method for the production of a fibre composite material component and intermediate product for such a method
WO2012075252A1 (fr) 2010-12-01 2012-06-07 Plasan Carbon Composites, Inc. Procédé et système permettant de former des articles composites
DE102011007018A1 (de) * 2011-04-08 2012-10-11 Voith Patent Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Faservorformlingen, die insbesondere eine Vorstufe bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Bauteilen darstellen
DE102011115730A1 (de) * 2011-10-11 2013-04-11 Daimler Ag Thermoplastisches dreidimensonal geformtes Faser-Halbzeug und Verfahren zur Umformung von thermoplastischen Faserhalbzeugplatten

Also Published As

Publication number Publication date
US20220009128A1 (en) 2022-01-13
WO2020099364A1 (fr) 2020-05-22
EP3880423A1 (fr) 2021-09-22
FR3088570B1 (fr) 2020-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1932653B1 (fr) Procédé de réalisation d'un ensemble carter-divergent
EP2919969B1 (fr) Procede de depot d'un materiau intermediaire permettant d'assurer la cohesion de ce dernier et materiau intermediaire
EP3166776B1 (fr) Procede de fabrication de piece en materiau composite comportant au moins une portion formant portion d'introduction d'effort ou surepaisseur locale
CA2860379A1 (fr) Piece de renfort a section en .pi. en materiau composite, notamment plate-forme de souffante de turbomachine, et son procede de fabrication
EP3507068B1 (fr) Structure fibreuse et préforme 3d pour pièce composite
EP3990263A1 (fr) Piece de revolution en materiau composite ayant une resistance au delaminage amelioree
FR2647475A1 (fr) Methode de fabrication d'une structure de materiau fibreux a trois dimensions et a aiguilletage homogene
FR3088570A1 (fr) Procede de fabrication d'une preforme fibreuse
FR3055569B1 (fr) Preforme, piece d'ossature et procede de fabrication d'une telle preforme
CA2420335A1 (fr) Nouveau complexe de renforcement
FR3070623A1 (fr) Procede de realisation d’une piece en materiau composite par aiguilletage oriente d’une preforme
FR3065181A1 (fr) Procede de realisation d'une preforme seche realisee par tricotage, procede de fabrication d'un produit en materiaux composites a partir de ladite preforme
CA2585338A1 (fr) Insert en materiau composite et son procede de fabrication, et procede de realisation d'une structure sandwich comportant un tel insert
EP3774305A1 (fr) Procédé de réalisation d'une pièce en matériau composite par aiguilletage de sous-ensembles de plis
EP3481983B1 (fr) Utilisation d'un renfort textile adapte pour l'emploi dans un procede d'impregnation par une resine thermoplastique
CA2998731A1 (fr) Piece en materiau composite
WO2014184474A1 (fr) Procédé de fabrication de pièces composites non planes
EP4308356A1 (fr) Préforme réalisée par tricotage, produit composite incorporant une telle préforme et procédés de fabrication
EP4139118B1 (fr) Élément composite intermédiaire, procédé de fabrication et pièce composite
FR3061070A1 (fr) Procede de realisation d’un panneau auto raidi en materiaux composites et panneau obtenu par ledit procede
EP4277778A1 (fr) Procedes et dispositifs de formage de materiaux composites
FR2582255A1 (fr) Procede de fabrication d'un materiau stratifie a base de resines thermoplastiques et articles stratifies obtenus a l'aide d'un tel materiau
FR3109553A1 (fr) Procédé de fabrication d’une préforme à plat
EP3938162A1 (fr) Procede de fabrication d'un renfort fibreux pre-impregne a partir d'un non-tisse thermoplastique et d'un renfort de fibres naturelles vegetales, et renfort fibreux pre-impregne obtenu
FR3055243A1 (fr) Fabrication d'un composite moule renforce par des fibres par infusion sequentielle

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200522

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