FR3129484A1 - Procede de detection d’un defaut dans une preforme comprenant des fibres conductrices - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE DETECTION D’UN DEFAUT DANS UN E PREFORME COMPRENANT DES FIBRES CONDUCTRICES L’invention concerne un procédé de détection d’un défaut dans une préforme (3) comprenant des fibres conductrices lors de la fabrication d’une pièce composite (1), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : mise en contact des fibres conductrices avec des électrodes créant un réseau RLC,mesure d’un paramètre du réseau RLC,comparaison avec une valeur moyenne dudit paramètre obtenu statistiquement sur des pièces bonnes,estimation de l’état de la préforme :le paramètre mesuré est dans la moyenne, la préforme est bonne,le paramètre mesuré n’est pas dans la moyenne, la préforme est non conforme. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
Le domaine technique de l’invention est celui des pièces composites et plus particulièrement celui du contrôle de préformes desdites pièces pendant leur fabrication jusqu’à leur visite de contrôle.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Afin de valider la bonne tenue mécanique d’une pièce composite en cas de la présence d’une non-conformité lors de la production de la pièce, on valide aujourd’hui en deux phases : la caractérisation de l’anomalie et la tenue mécanique. C’est cette première phase qui est l’objet de l’invention.
L’origine de ces anomalies peuvent être diverses :
- au niveau du tissage:
- présence de repli du tissé 2D ou 3D,
- apparition de flambage local lors de l’enroulement / injection,
- tassage du tissé 3D,
- apparition de bosses dans certaines zones de la pièce,
- par la présence d’éléments étrangers:
- insertion de corps étrangers de petite taille,
- pollution liée à l’environnement lors de l’enroulement,
- écart aux consignes d’usinage,
- apparition d’endommagement suite à des évènements d’ingestion de débris lors de l’utilisation de la pièce.
Les outils de contrôles qualité actuels permettent d’estimer les non-qualités une fois l’injection réalisée. Il est alors possible de réaliser des opérations comme le C-scan (carter et aube), ou de la tomographie (aube) et le dimensionnel des pièces (CMM).
La technique actuelle ne permet qu’un contrôle surfacique qui n’est pas suffisant pour avoir une véritable information sur toute l’épaisseur de la pièce.
Il n’existe actuellement que de très peu d’outils pour évaluer la qualité du positionnement ou de l’enroulement du fibres pour la réalisation d’une préforme. Cette étape est pourtant cruciale car elle influe sur le devenir structurel de la pièce avec des paramètres tels que la tension d’enroulement ou le bon positionnement de la préforme dans le moule.
Quand le préforme comprend plusieurs couches de fibres, il n’est pas non plus possible de vérifier la qualité de chacune des couches.
L’inconvénient est qu’aujourd’hui ces mesures sont faites une fois l’injection réalisée, il est alors trop tard pour corriger la pièce.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant des contrôles simples et ne nécessitant que peu d’équipements pour détecter les anomalies dans une préforme.
L’invention concerne un procédé de détection d’un défaut dans une préforme comprenant des fibres conductrices lors de la fabrication d’une pièce composite, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- mise en contact des fibres conductrices avec des électrodes créant un réseau RLC,
- mesure d’un paramètre du réseau RLC,
- comparaison avec une valeur moyenne dudit paramètre obtenu statistiquement sur des pièces bonnes,
- estimation de l’état de la préforme :
- le paramètre mesuré est dans la moyenne, la préforme est bonne,
- le paramètre mesuré n’est pas dans la moyenne, la préforme est non conforme.
On entend par « être dans la moyenne », que le paramètre ne présente pas d’écart supérieur à 5% à la mesure statistique moyenne.
Les fibres conductrices sont des fibres ayant la capacité de conduire l’électricité. Ces fibres conductrices doivent représenter une part majoritaire des fibres utilisées. Elles forment un réseau électrique qu’il est possible d’assimiler à un circuit RLC, c’est-à-dire un circuit linéaire contenant une résistance électrique (R), une bobine (inductance L) et un condensateur (capacité C). Les caractéristiques de ces circuits de la préforme peuvent être suivis tout au long de la vie des pièces:
- lors de la mise en forme de la préforme, par exemple pour un carter: lors de la phase d’enroulement sur le moule et contre-moule, ou pour une aube: lors du positionnement des nappes de tissé 2 D ou 3D sur le moule
- lors de la pièce composite sort du moule ou,
- lors d’une visite de contrôle de la pièce composite.
Dès qu’un accès aux fibres de carbones est possible, par des trous de vis par exemple, il est possible de positionner une ou deux électrodes à l’intérieur du perçage qui permettent une évaluation des caractéristiques RLC du circuit. On peut ainsi avoir une estimation de la qualité du maillage à l’état de préforme, l’influence du décadrage par exemple, la détection des anomalies de tissage à l’état de préforme, l’analyse en direct lors de l’enroulement, etc...
Les caractéristiques peuvent alors être comparées entre les différents états: fibres sèches, injectées, visite après vol. On peut ainsi connaitre l’influence de chaque étape de la vie de la fibre: entre la fibre sèche et la fibre injectée et entre la fibre injectée et une visite de contrôle de la pièce composite.
On peut connaitre l’influence de l’injection sur la fibre. On réalise cette mesure sur un grand nombre de pièces et on peut en déduire des paramètres statistiques permettant de développer des indicateurs basés sur la moyennes l’écart type et les quantiles pour détecter toute dérive / écart / mauvaise réalisation de la phase d’injection.
On peut connaitre l’influence des heures d’utilisation ou de de vol sur la pièce étudiée. Une fois que plusieurs pièces ont été traitées, des indicateurs statistiques peuvent être déployés pour identifier toute usure prématurée de la pièce composite.
Avantageusement, les fibres conductrices sont des fibres de carbone. Les fibres de carbone sont électriquement conductrices.
Avantageusement, le paramètre mesuré est la résistance du réseau RLC. La résistance électrique est la mesure la plus simple, mais on peut aussi envisager une mesure de capacité C et d’inductance L pour caractériser complètement le circuit RLC.
Avantageusement, la pièce composite comprend plusieurs couches de fibres déposées successivement dans un moule et le procédé est réalisé sur chaque couche de fibres. On peut faire une mesure ponctuelle pendant les différents dépôts de fibres, ou d’enroulements par exemple, à la fin de la première couche ou du premier tour d’enroulement, à la fin de la deuxième couche ou du deuxième tour d’enroulement, et ainsi de suite jusqu’à la dernière couche. Dans ce cas il faut venir déposer et enlever les électrodes à chaque fois qu’on change de couche. On peut aussi réaliser la mesure de manière continue. Pour cela, on utilise des électrodes capables de rouler sur la préforme. La taille de l’électrode peut être augmentée jusqu’à un ordre du centimètre.
Avantageusement, le procédé est réalisé, après injection d’une résine dans la préforme, dans un perçage de la pièce composite. Les fibres étant imprégnées, elles ne sont plus directement accessibles, seuls des perçages permettent d’y accéder. On obtient seulement une information globale de la pièce.
Avantageusement, le procédé est réalisé lors d’une visite de contrôle de la pièce composite. Pour une pièce aéronautique, cela pourra être fait après un vol.
Avantageusement, les électrodes sont constituées de roulettes métalliques. On peut de cette façon mesure en continu la préforme.
Avantageusement, chaque roulette est reliée à un système amortisseur. Le système peut être par exemple un système de ressort jouant un rôle d’amortisseur pour assurer un contact répétable, fiable et durable de l’électrode sur la préforme.
Selon une variante, une des électrodes est un émetteur et les autres électrodes sont des récepteurs et la mesure est faite par vobulation de fréquence. L’acquisition est ainsi optimisée en réalisant une analyse par vobulation de fréquence, soit une analyse sur une gamme de fréquence pour estimer résistance, induction, et capacité, avec un émetteur et toutes les autres sondes en récepteurs. Le balayage fréquentiel pourra par exemple être de 0,001 Hz à 105Hz.
Avantageusement, la pièce composite est un carter. La préforme du carter est cylindrique et les torons sont enroulés les uns sur les autres selon un schéma de tissage en sens chaine et trame.
Avantageusement, la pièce composite est une aube. La préforme de l’aube est constitué des nappes de tissé 3D placées sur un moule.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures sont présentées à titre d’exemple indicatif et nullement limitatif de l’invention.
Claims (11)
- Procédé de détection d’un défaut dans une préforme (3) comprenant des fibres conductrices lors de la fabrication d’une pièce composite (1), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- mise en contact des fibres conductrices avec des électrodes créant un réseau RLC,
- mesure d’un paramètre du réseau RLC,
- comparaison avec une valeur moyenne dudit paramètre obtenu statistiquement sur des pièces bonnes,
- estimation de l’état de la préforme :
- le paramètre mesuré est dans la moyenne, la préforme est bonne,
- le paramètre mesuré n’est pas dans la moyenne, la préforme est non conforme.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres conductrices sont des fibres de carbone.
- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le paramètre mesuré est la résistance du réseau RLC.
- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce composite (1) comprend plusieurs couches de fibres déposées successivement dans un moule et que le procédé est réalisé sur chaque couche de fibres.
- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est réalisé, après injection d’une résine sur la préforme (3), dans un perçage de la pièce composite (1).
- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est réalisé lors d’une visite de contrôle de la pièce composite (1).
- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes (40) sont constituées de roulettes métalliques (41).
- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque roulette (41) est reliée à un système amortisseur (44).
- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une des électrodes (4, 40, 41) est un émetteur et les autres électrodes (4, 40, 41) sont des récepteurs et que la mesure est faite par vobulation de fréquence.
- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce composite (1) est un carter.
- Procédé selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la pièce composite (1) est une aube.
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| EP3276339A1 (fr) * | 2016-07-27 | 2018-01-31 | Rolls-Royce plc | Procédé d'inspection électrique pour matériaux composites fibreux |
| WO2020120869A1 (fr) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | Safran Aircraft Engines | Piece de turbomachine comportant une preforme fibreuse |
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2021
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| WO2020120869A1 (fr) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | Safran Aircraft Engines | Piece de turbomachine comportant une preforme fibreuse |
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| FR3129484B1 (fr) | 2024-03-08 |
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