WO2012104084A1 - Outillage de moulage pour la realisation d'une piece en materiau composite au moyen d'une preforme souple composee d'une peau et de preformes profilees solidarisees sur la dite peau - Google Patents

Outillage de moulage pour la realisation d'une piece en materiau composite au moyen d'une preforme souple composee d'une peau et de preformes profilees solidarisees sur la dite peau Download PDF

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piece
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Christophe LAUMONIER
Denis PINGON
Claude CANAVESE
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Latecoere
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Definitions

  • Molding tool for producing a composite material part by means of a flexible preform consisting of a skin and profiled preforms secured to said skin.
  • the invention relates to a molding tool for producing a piece of composite material by coating, by means of a matrix, a flexible preform composed of a skin with a fibrous structure and, secured to said skin, of profiled soft preforms with a fibrous structure each comprising a core, arranged in such a way that said webs delimit, above the skin, a plurality of three-dimensional meshes of polyhedral shapes.
  • Composite materials composed primarily of fibrous structure preforms, and a matrix generally consisting of a plastic material (thermoplastic or thermosetting resin) ensuring the cohesion of the structure, are used more and more frequently in many industries, particularly in the aerospace industry.
  • the manufacture of composite material parts requires, first of all, to produce profiled preforms of section and / or more or less complex shapes, by means of elementary preforms cut and then shaped and / or mechanically assembled to obtain the profile. longed for.
  • Such profiles are then frequently secured to skins with a fibrous structure, so as to produce panels made of composite materials comprising reinforcing structural elements.
  • the different sections and the skin are then compacted before being installed in a molding tool in which they are then assembled by coating using a matrix.
  • patent document EP 1 000 725 describes a mold matrix whose stainless steel materials have different thermal expansion coefficients to define internal cavities to pre-compress the body to be molded.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks and its main purpose is to provide molding tools for coating, by a matrix, flexible preforms previously compacted.
  • the invention relates to a molding tool for producing a composite material part by coating, by means of a matrix, a flexible preform composed of a skin with a fibrous structure and, secured to the said skin, profiled soft preforms with fibrous structure, said profiled, each having a core, arranged so that said souls delimit, above the skin, a plurality of three-dimensional meshes of polyhedral shapes.
  • this molding tool comprises:
  • a mold with a sole, said lower sole, adapted to support the skin of the preform, and a peripheral belt defining a volume adapted to accommodate said preform,
  • a one-piece piece for filling the volume of the mesh formed by the assembly:
  • a plurality of shims adapted to be interleaved and forming a lining wall of the webs of the profiles, delimiting a free central volume inside the three-dimensional mesh,
  • a locking piece adapted to fit into the free central volume of the three-dimensional mesh and to ensure relative blocking of said blocking piece and shims, - and a counter-mold with a sole, said upper sole, closing the mold,
  • the mold and the counter-mold being made of a material having at least substantially the same coefficient of expansion as the fibrous structure of the preform
  • the shims and the locking pieces being made of a material designed to produce a one-piece piece having a coefficient of expansion adapted to obtain a predetermined compaction of the skin and the profiles, for a predetermined temperature corresponding to the polymerization temperature of the matrix.
  • the tooling is designed to produce a composite material part by coating a flexible preform, that is to say a preform that has not been compacted prior to the molding operation.
  • This compacting is in fact carried out according to the invention thanks to the design of monoblock controlled expansion pieces, which make it possible to compact the various pieces with a fibrous structure directly in the tooling, before coating the latter with a matrix .
  • the various preforms (skin, profiles, etc.) can thus be assembled by seam lines before being coated, and such sewing lines lead to the production of composite panels capable of withstanding tearing efforts.
  • the shims of each three-dimensional mesh comprise corner shims adapted to be arranged in each corner of said three-dimensional mesh, and wedge wedges adapted to secure the corner shims.
  • the shims of each three-dimensional mesh advantageously delimit a central volume having the general shape of a truncated pyramid of decreasing section towards the upper sole of the mold, the locking piece consisting of a wedge-shaped piece of that of the said central volume.
  • the wedges and the locking parts of the three-dimensional meshes are advantageously adapted, according to the invention, to delimit flat faces of support of said soles.
  • the against-mold then advantageously comprises an upper sole adapted to press the soles on said flat support faces.
  • the locking piece of each three-dimensional mesh has a height adapted to form an extension in the extension of the corresponding central volume, the counter-mold having, for each of said three-dimensional meshes, a recess of shape adapted to accommodate said extension of the locking piece.
  • the mold integrates, for each of said peripheral profiles with soleplate. , a removable lateral stop block of said profile designed to be removed after solidification of the sole.
  • one of the advantageous applications of the tool according to the invention consists in producing a part made of composite material comprising a curved wall.
  • the mold has a curved lower sole and each wedge consists of two superimposed wedges:
  • a wedge called a lower wedge, having a curved underside of conjugate shape of the upper sole of the mold
  • upper wedge provided with a flat upper face for supporting a sole
  • the lower wedges of each three-dimensional mesh define an upper face of generally concave shape, the upper wedges defining a bottom face of generally convex conjugate shape of said concave upper face.
  • the invention allows the production of a composite material part comprising at least one peripheral profile with a sole, secant with respect to the plane of curvature.
  • the removable lateral stop abutment of this profile is advantageously constituted by two superimposed shims, lower and upper.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a mold of a molding tool according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the counter-mold of this tool, shown in an inverted position with respect to its closed position of the mold of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a partial longitudinal section along a plane A of the tool according to the invention in the closed position of the mold and the counter-mold,
  • FIGS. 4a, 4b and 4c are perspective views showing the various elements constituting a one-piece part according to the invention.
  • FIG. 5 is longitudinal section through a plane B of this one-piece part represented in assembled mode
  • FIG. 6 is longitudinal section through a plane C of this one-piece piece shown in assembled mode.
  • the molding tooling shown by way of example in the figures is particularly intended for producing, by molding a flexible preform Pr with a fibrous structure, an aircraft door of the type described in particular in the patent FR2928620, comprising such as shown in the figures appended: a hoop-shaped panel initially consisting of a skin P, on which are positioned, on the one hand, six single-piece longitudinal members L, L1, L2, including two peripheral longitudinal members such as L1, and four cross members such as T including two peripheral rails, each divided into five sections extending between the longitudinal members L.
  • the tooling comprises a mold 1 comprising a lower soleplate 2 under which longitudinal members such as 3 and 4 for positioning said mold on a press plate.
  • This lower sole 2 has a concave upper face intended for the placement of the skin P of the preform Pr, bordered by a perimetrical rib 5 delimiting a peripheral rebate 6.
  • the preform Pr thus comprises three-dimensional meshes of parallelepipedal curved shape, in the number of fifteen referenced 11 to 115, each delimited by the souls of two crosspieces T and two longitudinal members L, and whose upper face is partially closed, on its periphery, by the wings extending the said souls.
  • This mold further comprises, along each of the transverse sides of the rib 5, a transverse shim 7, 8 curved, lateral stop of each of the peripheral cross members T of the panel Pr.
  • this mold 1 comprises two longitudinal shims positioned so as to extend each between one of the end sections of the two transverse shims 7, 8.
  • each of these longitudinal wedges is in fact made up of two superimposed longitudinal wedges 9, 10 designed to form a wedge that can notably be slid laterally under the outer wing of one of the perimeter longitudinal members L1 of the preform Pr, and be removed after polymerization despite the undercut that forms this outer wing.
  • these two lower and upper 10 wedges 9 have substantially complementary trapezoidal sections, so as to form, once superimposed, a wedge with substantially parallel upper and lower faces.
  • their junction faces are inclined relative to the upper and lower faces so as to remove the upper shim 9 without exerting stress on the polymerized preform.
  • the mold 1 comprises, by elsewhere, a longitudinal locking wedge 11 of shape adapted to be positioned between each longitudinal wedge 9-10 and the corresponding longitudinal side of the rib 5.
  • the tooling according to the invention also comprises, for each three-dimensional mesh 11-115, a one-piece piece for filling the volume of this mesh, removable into a plurality of basic elements designed to be able to:
  • FIGS. 4a to 4c represent, by way of example, the various constituent elements of the one-piece piece adapted to be housed in the mesh 11 of the preform Pr.
  • These elements comprise, in the first place, a first series of eight wedges adapted to rest on the skin P by their lower face and to form the lower bearing Cinfl of a lining wall of the souls of the profiles L, T, delimiting a central volume free 28 having the shape of a truncated pyramid of decreasing section towards the mold 1.
  • These eight wedges consist of four wedges 12-15 adapted to be arranged in each corner of the three-dimensional mesh, and along each of the four webs of the profiles T, L, a wedge 16-19 shaped wedge adapted for secure the wedges 12-15.
  • the elements of the one-piece part also comprise a second series of eight shims 20-27 adapted to rest each on the upper face, such as 12a, 17a, 18a, of one of the shims 12-19 of the first series by their lower face such as 20b, 26b, and to form the upper bearing Csupl of the lining wall of the souls of the profiles L, T.
  • These eight spacers 20-27 further comprise a planar upper face such as 20a, 22a for supporting the flange of the adjacent profile, said upper faces being bordered by an internal peripheral rib 47.
  • these eight shims 20-27 delimit a free central volume 29, the latter being divided into two superimposed sections separated by a radial shoulder 29c:
  • these eight spacers 20-27 consist of four corner blocks 20-23 adapted to be arranged in each corner of the three-dimensional mesh, and along each of the four webs of the profiles T, L, a wedge 24 -27 wedge-shaped suitable for securing wedges 20-24.
  • each pair of lower spacers 12-19 and 20-27 has junction faces, respectively greater, such as 12a, 17a, 18a, and lower, such as 20b, 26b, of clearance with respect to equivalent portions of the upper surface of the three-dimensional mesh.
  • each upper shim 20-27 can be removed after polymerization despite the undercut formed by the wings of the profiles L, T, the lower shims 12-19 can subsequently also be removed without any problem.
  • the one-piece piece finally comprises a locking piece 40 comprising, in one piece:
  • a lower block 41 having the general shape of a truncated pyramid adapted to be inserted into the central volume in the form of a truncated pyramid 28, 29a of the three-dimensional mesh and to ensure a relative locking of said locking piece and shims 12-19, 20-27,
  • an upper block or hat Ch1 consisting of two superimposed sections of rectangular parallelepipedal shapes: ⁇ a lower section 48 adapted to be housed in the upper section 29b of the central volume 29 delimited by the wedges 20-27,
  • the cap CM has an upper face in which is formed an indexing housing 39 of ovoid overall shape.
  • the other meshes 12-115 are associated with one-piece pieces of the same design as that described above, so that the upper face of the mold 1 equipped with such monobloc pieces is presented, as shown in FIG. 1, in the form a plurality of caps such as Ch7, CM 3 forming projections relative to the wings of the profiles L, T.
  • the tooling comprises a counter-mold 50 for closing the mold 1, having an upper sole 51, for closing the three-dimensional meshes of the preform Pr, onto which are extended candles such as 52 for positioning the said counter-mold 50 on a press platter.
  • This upper sole 51 has a lower face complementary to the upper face of the mold 1 equipped with one-piece parts, surrounded by a rim 53 adapted to be housed in the rabbet 6 of the mold 1.
  • this lower face comprises flat surface strips 54, 55, 56, 57 of shapes and arrangements identical to those of the upper faces of the profiles T, L, adapted to be positioned on the latter, between which recesses are formed.
  • Lg3, Lg8, Lg14 adapted to each accommodate the upper portion 49 of a cap CM, CM 3 ..., and in each of which protrudes a centering member 58 of shape adapted to be housed in the indexing housing 39 of the hat vis-à-vis.
  • the mold 1 and the counter-mold 50 are made of a material such as P "Invar ®" having at least substantially the same coefficient of expansion as the fibrous structure of the preform Pr.
  • the shims 12-19 and 20-27 and the locking pieces Co1-Ch1 ... are in turn made of a material such as aluminum, and are calculated so that each one-piece piece has a suitable expansion coefficient to obtain a predetermined compaction of the skin and the profiles, for a predetermined temperature corresponding to the polymerization temperature of the matrix.
  • the tool according to the invention is therefore designed to produce a piece of composite material by coating a flexible preform, that is to say a preform that has not been compacted prior to the molding operation.

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Abstract

L'invention concerne un outillage de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite par enrobage, au moyen d'une matrice, d'une préforme souple comportant une peau, et des profilés délimitant une pluralité de mailles tridimensionnelles de formes polyédriques. Cet outillage de moulage comprend, un moule et un contre-moule en un matériau de même coefficient de dilatation que la préforme. De plus, il comprend, pour chaque maille tridimensionnelle, une pièce de remplissage de cette dernière, formée d'une pluralité de cales (12-27) adaptées pour être imbriquées et délimiter un volume central libre (28, 29), et d'une pièce de blocage (40) adaptée pour assurer un blocage relatif de la dite pièce de blocage et des cales (12-27), les dites cales et pièces de blocage étant réalisées en un matériau présentant un coefficient de dilatation adapté pour obtenir un compactage prédéterminé de la préforme pour la température de polymérisation de la matrice.

Description

Outillage de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite au moyen d'une préforme souple composée d'une peau et de préformes profilées solidarisées sur la dite peau.
L'invention concerne un outillage de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite par enrobage, au moyen d'une matrice, d'une préforme souple composée d'une peau à structure fibreuse et, solidarisées sur la dite peau, de préformes souples profilées à structure fibreuse comportant chacune une âme, disposées de façon que les dites âmes délimitent, au dessus de la peau, une pluralité de mailles tridimensionnelles de formes polyédriques.
Les matériaux composites composés, à titre principal, de préformes à structure fibreuse, et d'une matrice consistant généralement en une matière plastique (résine thermoplastique ou thermodurcissable) assurant la cohésion de la structure, sont d'un emploi de plus en plus fréquent dans de nombreuses industries et notamment dans l'industrie aéronautique et spatiale.
La fabrication des pièces en matériaux composites nécessite, en premier lieu, de réaliser des préformes profilées de section et/ou formes plus ou moins complexes, au moyen de préformes élémentaires découpées puis conformées et/ou assemblées mécaniquement en vue de l'obtention du profil désiré.
De tels profilés sont ensuite fréquemment solidarisés sur des peaux à structure fibreuse, de façon à réaliser des panneaux en matériaux composites comportant des éléments structurels de renfort.
De façon usuelle, les différents profilés et la peau sont ensuite compactés avant d'être installés dans un outillage de moulage dans lequel ils sont ensuite assemblés par enrobage au moyen d'une matrice.
Ces assemblages ne sont toutefois pas aptes à résister à des efforts d'arrachement conséquents, de sorte que de tels efforts d'arrachement imposent de renforcer les assemblages au moyen d'organes d'assemblage supplémentaires, consistant classiquement en des organes d'assemblage mécanique du type rivets...
Par conséquent, la réalisation de panneaux composites susceptibles de résister à des efforts d'arrachements impose plusieurs étapes successives (compactage, moulage, assemblage mécanique... ). Il est par exemple connu du document de brevet FR 2 717 735 un procédé de réalisation de pièces de tôlerie complexes en matériau composite. L'outillage de moulage comprend une matrice de boîtes souples préalablement compressées sur une peau de tissus pré-imprégnés à maillage tridimensionnelle. Ce maillage comporte des bandes d'entretoisement interposées comme raidisseurs entre les boîtes. Cependant, cet outillage ne permet pas d'enrober des préformes souples non préalablement compactées.
Par ailleurs, le document de brevet EP 1 000 725 décrit une matrice de moule dont les matériaux en aciers inoxydables présentent différents coefficients de dilatation thermiques pour définir des cavités internes pour pré-compresser le corps à mouler.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients et a pour principal objectif de fournir un outillage de moulage permettant d'enrober, par une matrice, des préformes souples non préalablement compactées.
A cet effet, l'invention vise un outillage de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite par enrobage, au moyen d'une matrice, d'une préforme souple composée d'une peau à structure fibreuse et, solidarisées sur la dite peau, de préformes souples profilées à structure fibreuse, dites profilés, comportant chacune une âme, disposées de façon que les dites âmes délimitent, au dessus de la peau, une pluralité de mailles tridimensionnelles de formes polyédriques. Selon l'invention, cet outillage de moulage comprend :
- un moule doté d'une semelle, dite semelle inférieure, adaptée pour supporter la peau de la préforme, et d'une ceinture périphérique délimitant un volume adapté pour loger la dite préforme,
- pour chaque maille tridimensionnelle délimitée par des profilés, une pièce monobloc de remplissage du volume de la maille, formée par l'assemblage :
■ d'une pluralité de cales adaptées pour être imbriquées et former une paroi de doublage des âmes des profilés, délimitant un volume central libre à l'intérieur de la maille tridimensionnelle,
- d'une pièce de blocage adaptée pour s'insérer dans le volume central libre de la maille tridimensionnelle et pour assurer un blocage relatif de la dite pièce de blocage et des cales, - et un contre-moule doté d'une semelle, dite semelle supérieure, de fermeture du moule,
- le moule et le contre-moule étant réalisés en un matériau présentant au moins sensiblement le même coefficient de dilatation que la structure fibreuse de la préforme,
- et les cales et les pièces de blocage étant réalisées en un matériau conçu pour réaliser une pièce monobloc présentant un coefficient de dilatation adapté pour obtenir un compactage prédéterminé de la peau et des profilés, pour une température prédéterminée correspondant à la température de polymérisation de la matrice.
Selon l'invention, l'outillage est donc conçu pour réaliser une pièce en matériau composite par enrobage d'une préforme souple, c'est-à- dire une préforme n'ayant pas subi de compactage préalable à l'opération de moulage.
Ce compactage, est en effet, réalisé selon l'invention grâce à la conception de pièces monoblocs à dilatation contrôlée, qui permettent de compacter les différentes pièces à structure fibreuse directement dans l'outillage, avant enrobage de ces dernières au moyen d'une matrice.
Grâce à cet outillage, les diverses préformes (peau, profilés...) peuvent donc être assemblées par des lignes de couture avant d'être enrobées, et de telles lignes de couture conduisent à l'obtention de panneaux composites aptes à résister à des efforts d'arrachement.
Selon un mode réalisation avantageux, les cales de chaque maille tridimensionnelle comprennent des cales d'angle adaptées pour être disposées dans chaque angle de la dite maille tridimensionnelle, et des cales en forme de coin adaptées pour assujettir les cales d'angle.
De plus, les cales de chaque maille tridimensionnelle délimitent avantageusement un volume central présentant la forme générale d'un tronc de pyramide de section décroissante en direction de la semelle supérieure du moule, la pièce de blocage consistant en une pièce en forme de coin conjuguée de celle du dit volume central.
Ces dispositions facilitent, en effet, les opérations de mise en place et de retrait des cales et conduisent également à former une pièce monobloc de grande rigidité. Par ailleurs, lorsque la pièce en matériau composite comporte des profilés dotés d'une semelle dans le prolongement de l'âme, les cales et les pièces de blocage des mailles tridimensionnelles sont avantageusement adaptées, selon l'invention, pour délimiter des faces planes de support des dites semelles. De plus, le contre-moule comporte alors avantageusement une semelle supérieure adaptée pour plaquer les semelles sur les dites faces planes de support.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la pièce de blocage de chaque maille tridimensionnelle présente une hauteur adaptée pour former une extension dans le prolongement du volume central correspondant, le contre-moule présentant, pour chacune des dites mailles tridimensionnelles, un évidement de forme adaptée pour loger la dite extension de la pièce de blocage.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention visant la réalisation d'une pièce en matériau composite comportant au moins un profilé périphérique doté d'une semelle dans le prolongement de l'âme, le moule intègre, pour chacun des dits profilés périphériques avec semelle, une cale amovible de butée latérale du dit profilé conçue pour pouvoir être retirée après solidification de la semelle.
Par ailleurs, une des applications avantageuses de l'outillage selon l'invention consiste dans la réalisation d'une pièce en matériau composite comportant une paroi incurvée.
En vue de cette réalisation, et de façon avantageuse selon l'invention, le moule présente une semelle inférieure incurvée et chaque cale est constituée de deux cales superposées :
- une cale, dite cale inférieure, dotée d'une face inférieure incurvée de forme conjuguée de la semelle supérieure du moule,
- une cale, dite cale supérieure, dotée d'une face supérieure plane de support d'une semelle,
- chaque paire de cales inférieure et supérieure présentant des faces de jonction de dépouille par rapport aux portions équivalentes de la surface supérieure de la maille tridimensionnelle.
Un tel outillage permet donc, de façon très simple, de compacter et de mouler des préformes souples présentant des contre- dépouilles. En effet, la division de chaque cale en deux cales spécifiques complémentaires autorise de retirer successivement chacune des deux cales de la paire de cales malgré l'existence de contre-dépouilles, et par conséquent permet de démonter les différents éléments des pièces monoblocs.
De plus, de façon avantageuse, les cales inférieures de chaque maille tridimensionnelle définissent une face supérieure de forme générale concave, les cales supérieures définissant une face inférieure de forme générale convexe conjuguée de la dite face supérieure concave.
Dans la même optique, l'invention permet la réalisation d'une pièce en matériau composite comportant au moins un profilé périphérique doté d'une semelle, sécant par rapport au plan de courbure. A cet effet, la cale amovible de butée latérale de ce profilé est avantageusement constituée de deux cales superposées, inférieure et supérieure.
D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un moule d'un outillage de moulage selon l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en perspective du contre-moule de cet outillage, représenté dans une position inversée par rapport à sa position de fermeture du moule de la figure 1 ,
- la figure 3 est une coupe longitudinale partielle selon un plan A de l'outillage selon l'invention dans la position fermée du moule et du contre-moule,
- les figures 4a, 4b et 4c sont des vues en perspective représentant les divers éléments constitutifs d'une pièce monobloc selon l'invention,
- la figure 5 est coupe longitudinale par un plan B de cette pièce monobloc représentée en mode assemblé,
- la figure 6 est coupe longitudinale par un plan C de cette pièce monobloc représentée en mode assemblé.
L'outillage de moulage représenté à titre d'exemple aux figures est particulièrement destiné à la réalisation, par moulage d'une préforme souple Pr à structure fibreuse, d'une porte d'aéronef du type décrit notamment dans le brevet FR2928620, comportant tel que représenté aux figures annexées : un panneau en forme d'arceau consistant initialement en une peau P, sur lequel sont positionnés, d'une part, six longerons d'un seul tenant L, L1 , L2, dont deux longerons périphériques tels que L1 , et quatre traverses telles que T dont deux traverses périphériques, divisées chacune en cinq tronçons s'étendant entre les longerons L.
(Il est à noter que dans la présente description les termes longitudinaux, transversaux, longerons traverses... sont utilisés avec comme référence les axes longitudinaux et transversaux d'un aéronef équipé de la porte décrite.).
En premier lieu, l'outillage comporte un moule 1 comprenant une semelle inférieure 2 sous laquelle s'étendent des longerons tels que 3 et 4 de positionnement du dit moule sur un plateau de presse. Cette semelle inférieure 2 comporte une face supérieure concave destinée à la mise en place de la peau P de la préforme Pr, bordée par une nervure périmétrique 5 délimitant une feuillure périphérique 6.
Dans la position déployée de la peau P et des traverses T et longerons L, sur cette face concave, la préforme Pr comporte ainsi des mailles tridimensionnelles de forme parallélépipédique courbe, en l'exemple au nombre de quinze référencées 11 à 115, délimitées chacune par les âmes de deux traverses T et de deux longerons L, et dont la face supérieure est partiellement obturée, sur son pourtour, par les ailes prolongeant les dites âmes.
Ce moule comprend, en outre, le long de chacun des côtés transversaux de la nervure 5, une cale transversale 7, 8 incurvée, de butée latérale de chacune des traverses périphériques T du panneau Pr.
De plus, ce moule 1 comprend deux cales longitudinales positionnées de façon à s'étendre chacune entre un des tronçons d'extrémité des deux cales transversales 7, 8.
Selon le principe de l'invention, chacune de ces cales longitudinales est en fait constituée de deux cales longitudinales superposées 9, 10 conçues pour former une cale pouvant notamment être glissée latéralement sous l'aile externe d'un des longerons périmétriques L1 de la préforme Pr, et être retirée après polymérisation malgré la contre-dépouille que forme cette aile externe. A cet effet, ces deux cales inférieure 10 et supérieure 9 présentent des sections sensiblement trapézoïdales complémentaires, de façon à former, une fois superposées, une cale dotée de faces supérieure et inférieure sensiblement parallèles. De plus, leurs faces de jonction sont inclinées par rapport aux faces supérieure et inférieure de façon à permettre de retirer la cale supérieure 9 sans exercer de contrainte sur la préforme polymérisée.
Le moule 1 comprend, par, ailleurs, une cale verrou longitudinale 11 , de forme adaptée pour être positionnée entre chaque cale longitudinale 9-10 et le côté longitudinal correspondant de la nervure 5.
L'outillage selon l'invention comprend également, pour chaque maille tridimensionnelle 11-115, une pièce monobloc de remplissage du volume de cette maille, démontable en une pluralité d'éléments de base conçus pour pouvoir :
- être assemblés « in situ » en vue du montage de cette pièce monobloc préalablement à l'opération de moulage,
- être désassemblés, après moulage, en vue de permettre le retrait de la pièce monobloc malgré les contre-dépouilles que forment les ailes polymérisées des traverses T et longerons L.
Les figures 4a à 4c représentent, à titre d'exemple, les divers éléments constitutifs de la pièce monobloc adaptée pour se loger dans la maille 11 de la préforme Pr.
Ces éléments comportent, en premier lieu, une première série de huit cales adaptées pour reposer sur la peau P par leur face inférieure et pour former le palier inférieur Cinfl d'une paroi de doublage des âmes des profilés L, T, délimitant un volume central libre 28 présentant la forme d'un tronc de pyramide de section décroissante en direction du moule 1.
Ces huit cales consistent en quatre cales d'angle 12-15 adaptées pour être disposées dans chaque angle de la maille tridimensionnelle, et le long de chacune des quatre âmes des profilés T, L, une cale 16-19 en forme de coin adaptée pour assujettir les cales d'angle 12-15.
Les éléments de la pièce monobloc comportent également une seconde série de huit cales 20-27 adaptées pour reposer chacune sur la face supérieure, telle que 12a, 17a, 18a, de l'une des cales 12-19 de la première série par leur face inférieure telle que 20b, 26b, et pour former le palier supérieur Csupl de la paroi de doublage des âmes des profilés L, T.
Ces huit cales 20-27 comportent, en outre, une face supérieure plane telle que 20a, 22a, de support de l'aile du profilé adjacent, les dites faces supérieures étant bordées d'une nervure périphérique interne 47.
Comme les précédentes, ces huit cales 20-27 délimitent un volume central libre 29, ce dernier étant divisé en deux tronçons superposés séparés par un épaulement radial 29c :
- un tronçon inférieur 29a s'étendant dans la continuité du volume central 28 du palier inférieur Cinf,
- et un tronçon supérieur 29b de forme parallélépipédique rectangle de dimensions supérieures à celles du tronçon inférieur 29a, bordé sur son pourtour par la nervure 47.
De même que précédemment, ces huit cales 20-27 consistent en quatre cales d'angle 20-23 adaptées pour être disposées dans chaque angle de la maille tridimensionnelle, el le long de chacune des quatre âmes des profilés T, L, une cale 24-27 en forme de coin adaptée pour assujettir les cales d'angle 20-24.
Tel que représenté aux figures 4a à 4c, chaque paire de cales inférieures 12-19 et supérieures 20-27 présente des faces de jonction respectivement supérieures telles que 12a, 17a, 18a, et inférieures telles que 20b, 26b, de dépouille par rapport aux portions équivalentes de la surface supérieure de la maille tridimensionnelle.
Ainsi, chaque cale supérieure 20-27 peut être retirée après polymérisation malgré la contre-dépouille que forment les ailes des profilés L, T, les cales inférieures 12-19 pouvant par la suite être également retirées sans aucun problème.
La pièce monobloc comporte enfin une pièce de blocage 40 comprenant, d'un seul tenant :
- un bloc inférieur 41 présentant la forme générale d'un tronc de pyramide adapté pour s'insérer dans le volume central en forme de tronc de pyramide 28, 29a de la maille tridimensionnelle et pour assurer un blocage relatif de la dite pièce de blocage et des cales 12-19, 20-27,
- un bloc supérieur ou chapeau Ch1 constitué de deux tronçons superposés de formes parallélépipédique rectangle : ■ un tronçon inférieur 48 adapté pour se loger dans le tronçon supérieur 29b du volume central 29 délimité par les cales 20-27,
■ et un tronçon supérieur 49 adapté pour reposer sur la nervure 47 et s'étendre dans le prolongement supérieur des faces supérieures des cales 20-27.
En dernier lieu, le chapeau CM présente une face supérieure dans laquelle est ménagé un logement d'indexation 39 de forme générale ovoïde.
Les autres mailles 12-115 sont associées à des pièces monoblocs de même conception que celle ci-dessus décrite, de sorte que la face supérieure du moule 1 équipée de telles pièces monoblocs se présente, tel que représenté à la figure 1 , sous la forme d'une pluralité de chapeaux tels que Ch7, CM 3 formant des saillies par rapport aux ailes des profilés L, T.
En dernier lieu, l'outillage comporte un contre-moule 50 de fermeture du moule 1 , doté d'une semelle supérieure 51 , de fermeture des mailles tridimensionnelles de la préforme Pr, sur laquelle s'étendent des chandelles telles que 52 de positionnement du dit contre-moule 50 sur un plateau de presse.
Cette semelle supérieure 51 comporte une face inférieure complémentaire de la face supérieure du moule 1 équipé des pièces monoblocs, ceinturée par une bordure 53 adaptée pour se loger dans la feuillure 6 du moule 1.
A cet effet, cette face inférieure comporte des bandes de surface planes 54, 55, 56, 57 de formes et dispositions identiques à celles des faces supérieures des profilés T, L, adaptées pour se positionner sur ces dernières, entre lesquelles sont ménagés des évidements tels que Lg3, Lg8, Lg14 adaptés pour loger chacun le tronçon supérieur 49 d'un chapeau CM , CM 3..., et dans chacun desquels fait saillie un organe de centrage 58 de forme adaptée pour se loger dans le logement d'indexation 39 du chapeau en vis-à- vis.
En dernier lieu, le moule 1 et le contre-moule 50 sont réalisés en un matériau tel que de P« Invar ®» présentant au moins sensiblement le même coefficient de dilatation que la structure fibreuse de la préforme Pr. Les cales 12-19 et 20-27 et les pièces de blocage Co1- Ch1...sont quant à elles réalisées en un matériau tel que de l'aluminium, et sont calculées de façon que chaque pièce monobloc présente un coefficient de dilatation adapté pour obtenir un compactage prédéterminé de la peau et des profilés, pour une température prédéterminée correspondant à la température de polymérisation de la matrice.
L'outillage selon l'invention est donc conçu pour réaliser une pièce en matériau composite par enrobage d'une préforme souple, c'est-à- dire une préforme n'ayant pas subi de compactage préalable à l'opération de moulage.
Ce compactage, est en effet, réalisé selon l'invention grâce à la conception de pièces monoblocs à dilatation contrôlée parfaitement indexées par rapport à un référentiel fixe.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Outillage de moulage pour la réalisation d'une pièce en matériau composite par enrobage, au moyen d'une matrice, d'une préforme souple (Pr) composée d'une peau (P) à structure fibreuse et, solidarisées sur la dite peau, de préformes souples profilées (L, T) à structure fibreuse, dites profilés, comportant chacune une âme, disposées de façon que les dites âmes délimitent, au dessus de la peau, une pluralité de mailles tridimensionnelles (11- 115) de formes polyédriques, le dit outillage de moulage comprenant :
- un moule (1) doté d'une semelle (2), dite semelle inférieure, adaptée pour supporter la peau (P) de la préforme(Pr), et d'une ceinture périphérique (5) délimitant un volume adapté pour loger la dite préforme,
- pour chaque maille tridimensionnelle (11-115) délimitée par des profilés (L, T), une pièce monobloc de remplissage du volume de la dite maille, formée par l'assemblage :
- d'une pluralité de cales (12-27) adaptées pour être imbriquées et former une paroi de doublage des âmes des profilés (L, T), délimitant un volume central libre (28, 29) à l'intérieur de la maille tridimensionnelle (11-115),
■ d'une pièce de blocage (40) adaptée pour s'insérer dans le volume central libre (28, 29) de la maille tridimensionnelle (11-115) et pour assurer un blocage relatif de la dite pièce de blocage et des cales (12-27),
- et un contre-moule (50) doté d'une semelle (51), dite semelle supérieure, de fermeture du moule (1),
Cet outillage étant caractérisé en ce que le moule (1) et le contre-moule (50) sont réalisés en un matériau présentant au moins sensiblement le même coefficient de dilatation que la structure fibreuse de la préforme (Pr), et en ce que les cales (12-27) et les pièces de blocage (40) sont réalisées en un matériau conçu pour réaliser une pièce monobloc présentant un coefficient de dilatation adapté pour obtenir un compactage prédéterminé de la peau (P) et des profilés, (L, T) pour une température prédéterminée correspondant à la température de polymérisation de la matrice.
21 Outillage de moulage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les cales (12-27) de chaque maille tridimensionnelle (11- 115) comprennent des cales d'angle (12-15, 20-23) adaptées pour être disposées dans chaque angle de la dite maille tridimensionnelle, et des cales en forme de coin (16-19, 24-27) adaptées pour assujettir les cales d'angle.
3/ Outillage de moulage selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les cales (12-27) de chaque maille tridimensionnelle (11-115) délimitent un volume central (28' 29) présentant la forme générale d'un tronc de pyramide de section décroissante en direction de la semelle inférieure (2) du moule (1), la pièce de blocage (40) consistant en une pièce en forme de coin conjuguée de celle du dit volume central.
4/ Outillage de moulage selon l'une des revendications 1 à 3 pour la réalisation d'une pièce en matériau composite comportant des profilés (L, T) dotés d'une semelle dans le prolongement de l'âme, caractérisé en ce que les cales (12-27) et les pièces de blocage (40) des mailles tridimensionnelles (11-115) sont adaptées pour délimiter des faces planes de support des dites semelles, le contre-moule (50) comportant une semelle supérieure (51) adaptée pour plaquer les dites semelles sur les dites faces planes de support.
5/ Outillage de moulage selon la revendication 4 caractérisé en ce que la pièce de blocage (40) de chaque maille tridimensionnelle (11-115) présente une hauteur adaptée pour former une extension (Ch1-Ch15) dans le prolongement du volume central (28, 29) correspondant, le contre-moule (50) présentant, pour chacune des dites mailles tridimensionnelles, un évidement (Lg1-Lg15) de forme adaptée pour loger la dite extension de la pièce de blocage.
6/ Outillage de moulage selon l'une des revendications 4 ou 5 pour la réalisation d'une pièce en matériau composite comportant au moins un profilé périphérique (L1 ) doté d'une semelle dans le prolongement de l'âme, caractérisé en ce que le moule (1) intègre, pour chacun des dits profilés périphériques avec semelle, une cale amovible (9, 10) de butée latérale du dit profilé.
71 Outillage de moulage selon l'une des revendications 4 à
6 dont le moule (1) présente une semelle inférieure (2) incurvée pour la réalisation d'une pièce en matériau composite comportant une paroi incurvée, caractérisé en ce que chaque cale est constituée de deux cales superposées : - une cale (12-19), dite cale inférieure, dotée d'une face inférieure incurvée de forme conjuguée de la semelle supérieure (2) du moule
(1),
- une cale (12-19, 20-27), dite cale supérieure, dotée d'une face supérieure plane (20a, 22a) de support d'une semelle,
- chaque paire de cales inférieure (12-19) et supérieure (20-27) présentant des faces de jonction (12a, 17a, 18a, 20b, 26b) de dépouille par rapport aux portions équivalentes de la surface supérieure de la maille tridimensionnelle (11-115).
8/ Outillage de moulage selon la revendication 7 caractérisé en ce que les cales inférieures (12-19) de chaque maille tridimensionnelle (11-115) définissent une face supérieure (12a, 17a, 18a) de forme générale concave, les cales supérieures définissant une face inférieure (20b, 26b) de forme générale convexe conjuguée de la dite face supérieure concave.
9/ Outillage de moulage selon la revendication 6 et l'une des revendications 7 ou 8 prises ensemble pour la réalisation d'une pièce en matériau composite comportant au moins un profilé périphérique doté d'une semelle, sécant par rapport au plan de courbure, caractérisé en ce que la cale amovible de butée latérale du dit profilé est constituée de deux cales superposées, inférieure (10) et supérieure (9).
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