WO2014020292A1 - Procédé de fabrication d'un outillage de moulage destiné au moulage d'une pièce en matériau composite - Google Patents

Procédé de fabrication d'un outillage de moulage destiné au moulage d'une pièce en matériau composite Download PDF

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stack
resin
molding tool
composite
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Serge Luquain
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Techni-Modul Engineering
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    • B29K2995/0012—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular thermal properties

Definitions

  • the invention relates to the field of molding tools, and more particularly to the molding of pieces of composite material of large dimensions, used in particular in the field of aeronautics, boating or wind power.
  • composite material is meant in the context of the present invention, a material consisting of:
  • a frame (or in other words a reinforcement) made from fibers, which ensures the mechanical strength of the composite material
  • thermosetting resin in this case a thermosetting resin or a thermoplastic resin, which ensures the cohesion of the composite material.
  • the thermal cycle generally comprises the following steps:
  • thermosetting resin or in other words its polymerization or crosslinking
  • the number of temperature maintenance steps can vary from 1 to 10.
  • the molding tool When the resin is a thermoplastic resin, the molding tool must also be subjected to a heat cycle perfectly established according to the molding process chosen and the nature of the resin, so as to obtain the appropriate hardening of the resin within of the fiber network.
  • the thermal cycle may comprise a single temperature rise step and a single cooling step. There is no need for temperature maintenance as described above in the case of a thermosetting resin.
  • the cooling tool of the thermal cycle if the molding tool is made of steel or aluminum, it exerts mechanical stresses on the piece of composite material just molded. Indeed, the coefficient of thermal expansion of a composite material is generally of the order of 2.5.1 0 "6 K “ 1 is less than that of steel (1 2.1 0 "6 K 1 ) or the aluminum (24.1 0 "6 K “ 1 ) which is usually formed molding tool.Therefore, during cooling, the molded composite material is "caught in a vice” by the molding tool, the more of the mold tooling than the composite molded part, which can significantly degrade the molded part, causing cracks to break or breaking, especially if it is For example, on steel molding tools with a length of 4m, a shrinkage of about 7 mm may occur. In order to overcome this problem caused by the difference in shrinkage between the molding tool and the molded part during cooling, it is possible to consider releasing the molded part when hot, generally at a temperature of the order of 180 ° C. However, this solution faces security issues.
  • INVAR® is a steel with a coefficient of thermal expansion of 1, 2.10 “6 K “ 1 which, therefore, does not induce mechanical stresses in the composite material part during the cooling step.
  • this alloy is very expensive, of the order of ten times the cost of a steel which is usually constituted by a molding tool.
  • the circulation of the heat transfer fluid is designed and dimensioned so as to respect the rates of rise and fall in temperature, as well as the thermal homogeneities of the temperature maintenance bearings.
  • the exchange surface between the coolant and the molding tool is sufficient to provide the power necessary to comply with the rise and fall in temperature of the thermal cycle.
  • the positioning of the heat transfer fluid circuit in the molding tool is precisely defined in order to meet the thermal homogeneities at the temperature maintenance stages.
  • the distance between the coolant circuit and the molding surface of the molding tool must be constant.
  • the drilling solution which consists of drilling cylindrical passages in the molding tool is not suitable for complex shell shapes that can be formed molding tooling. Indeed, the drilling being straight, it is difficult to achieve a passage at a constant distance from the molding surface of the molding tool in all respects. In addition, this technique is limited in size. The maximum straight length achievable by drilling is of the order of 12 meters.
  • the grooving and assembly solution consists of making grooves in the molding tool to create the coolant passageway. A plate is then attached and screwed to close the coolant circuit. An O-ring is implanted outside this grooving between the shell of the molding tool and the plate so as to seal the heat transfer fluid circuit.
  • This technique is also limited to molding tools of less complex shape. In addition, it is performed by machining and remains expensive. Finally, depending on the life of the molding tool, this solution may require maintenance (for example the replacement of the O-ring).
  • the solution of the integration of tubes consists in integrating tubes in the step of producing the material block by casting or welding. It is limited to casting tools made in the foundry or molding tools of less complex shape (integration by welding). Moreover, this technique generates an additional thermal interface (tube) between the coolant and the molding surface of the molding tool. This has the effect of degrading the thermal performance (speed and homogeneity) of the molding tool.
  • the molding tool can be subjected to high temperatures of the order of 180 ° C.
  • the molding tooling when the tooling is subjected to such temperatures, the molding tooling, as well as the tubes which are made of different materials will have a tendency to expand differently, because of their weighting coefficients. different thermal expansion. This difference in expansion can have the following consequences:
  • the composite material particularly when it consists mainly of carbon fibers and epoxy resin, is a difficult material to machine. It requires the use of specific and expensive cutting tools. Moreover, the dust generated during the machining of such a composite material is dangerous for the operator and requires taking binding precautions.
  • the present invention overcomes all of these disadvantages by providing a method of manufacturing a molding tool that is perfectly suitable for molding any part made of composite material.
  • c) is provided on the first stack of reinforcing fibers a circuit comprising at least one tube of a low thermal expansion coefficient material, said circuit having the shape of a coolant circuit adapted to the molding tool.
  • thermo cycle is performed, said thermal cycle being designed to cure the thermosetting resin or the thermoplastic resin to obtain a molded shape.
  • step f Demoulding the molded shape obtained at the end of step f).
  • heat transfer fluid circuit adapted to the mold tooling is meant in the context of the present invention that the coolant circuit is adapted to:
  • step e) of the manufacturing method according to the invention if necessary when the reinforcing fibers are not impregnated with a thermoplastic or thermosetting resin, a thermoplastic or thermosetting resin is infused so as to impregnate said fibers with resin. reinforcement.
  • the molding tooling obtained according to the manufacturing method of the invention has the following advantages:
  • the heat transfer fluid circuit can be subjected to a high pressure of the order of 30 bar, without risk of delamination of the composite material of which the molding tool is made up.
  • the manufacturing method according to the invention has the advantage of not requiring a step of machining the composite material of which it is made.
  • the machining of carbon fiber material and epoxy resin is difficult and requires the use of specific cutting tools and expensive.
  • the manufacturing process eliminates all these machining problems.
  • the reinforcing fibers are advantageously chosen from the group consisting of carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, metal fibers (for example made of aluminum), vegetable fibers such as wood fibers and fibers. of cotton, ceramic fibers, taken alone or in mixtures thereof.
  • thermosetting resin may be selected from the group consisting of unsaturated polyester resins, epoxy resins, vinylester resins, phenolic resins, polyimide resins, polystyryl pyridine resins.
  • the thermoplastic resin may be chosen from the group consisting of polyether ether ketone, polyamides, polyetherimides, polyethylenes, polystyrenes and polypropenes.
  • the material with a low coefficient of thermal expansion of the tube is advantageously chosen from materials whose thermal expansion coefficient is less than 25 ⁇ 10 -6 K -1 , preferably between 1 ⁇ 10 -6 K -1 and 3.5 ⁇ 10 -6. K “1 , even more preferably between 1, 5 10 " 6 K “1 and 3.5 10 " 6 K "1 .
  • the material with a low coefficient of thermal expansion of the tube is chosen from the group consisting of steel, stainless steel, copper, carbon, metal alloys, titanium, ceramics and composite materials. .
  • it is steel, and even more preferably INVAR ®.
  • the tube material is appropriately selected so that its coefficient of thermal expansion is close to that of the composite material (ie a mixture of reinforcing fibers and resin) that comprises the molding tool obtained at the end of the process. of manufacture according to the invention.
  • the coefficient of thermal expansion of the composite material namely this mixture of reinforcing fibers and resin
  • the coefficient of thermal expansion of the composite material can be evaluated during tests before the implementation of the method of manufacture according to the invention. This will make it possible to choose the material of the tube whose coefficient of thermal expansion is closest to that of the composite material thus evaluated, and therefore the most suitable for the manufacture of the molding tool according to the invention.
  • close thermal expansion coefficients it is meant that the difference between these coefficients, expressed in absolute value, is advantageously less than 10, preferably less than 3.
  • the molding tool and the tubes forming the heat transfer fluid circuit will expand without there is a significant difference in expansion between the materials that constitute them and which could cause slips of the tubes, or even cracks and bursting of the molding tool.
  • the molding tooling obtained according to the manufacturing process will not pose a problem caused by the difference in shrinkage between the molding tool, the circuit composed of a tube made of a material of low coefficient of thermal expansion and the molded part made of a composite material during cooling, since the materials used have approximately the same thermal expansion.
  • the method according to the invention also presents the advantage of not requiring the manufacture of a rigage mage rigide tool, for example of significant thickness.
  • this material further has an elongation at break greater than 5%. The material then has sufficient elongation to allow the bending of the tubes and thus provide a reliable heat transfer fluid circuit.
  • the circuit comprises a tube made of a steel with a low coefficient of thermal expansion, for example INVAR®.
  • the shaping of the circuit is carried out by any method within the reach of the skilled person, such as bending, welding, folding, gluing and brazing.
  • a complex and large-sized form of the heat transfer fluid circuit is technically easily obtained with the manufacturing method according to the invention.
  • the coolant circuit may be in the form of a tube that is accurately disposed on the first stack of reinforcing fibers so that it perfectly ensures its function of heat transport homogeneously within the set of molding tools.
  • the manufacturing method of a molding tool according to the invention thus proposes an embodiment of the heat transfer fluid circuit within the molding tooling that does not require complex technical means or that is dangerous from a point of view of Security.
  • the molded part obtained by the molding tool obtained according to the manufacturing method as described above is molded under completely suitable molding conditions, since the molding tool is traversed optimally by the fluid circuit. coolant, and all parts of the composite material have benefited from the same heat exchange.
  • step b) is provided with a stack of reinforcing fibers which have been impregnated with a resin thermoplastic or thermosetting, the assembly consisting of the reinforcing fibers and the resin being in the form of a composite fabric.
  • step b) is performed by successively repeating the following operations until a first stack of reinforcing fibers of a determined thickness is obtained:
  • a plurality of composite fabrics (for example 2 to 3) are provided on each other so as to form a stack of composite fabrics;
  • the stack of composite fabrics is compressed by introducing vacuum, for example by covering them with a perforated film, a draining fabric and a vacuum cover;
  • the composite fabric stack is subjected to a thermal cycle suitable for curing the resin from which the reinforcing fibers of the composite fabrics are impregnated.
  • step iii if necessary at the end of step iii), it is possible to have on the stack of composite fabrics thus obtained several composite fabrics to carry out steps i) again (ii) where appropriate, steps (i) to (iii).
  • step iii it is conceivable not to perform step iii), or else not to systematically perform this step iii) curing the resin, but to repeat successively only steps i) and ii).
  • the resin present in the set of composite fabric stacks may not have been cured at the end of step b), if only steps i) and ii) have been repeated successively.
  • step d) a second stack of reinforcing fibers which have been impregnated with a thermoplastic or thermosetting resin (in other words, a stack of composite fabrics is available).
  • step (d) the following operations are successively repeated until a second stack of reinforcing fibers of a determined thickness is obtained: a plurality of composite fabrics (for example 2 to 3) are arranged on top of one another so as to form a stack of composite fabrics;
  • the compression of com posite tissues is compressed by introducing the vacuum, for example by covering them with a perforated film, a draining fabric and a vacuum cover;
  • the composite fabric stack is subjected to a thermal cycle suitable for curing the resin from which the reinforcing fibers of the composite fabrics are impregnated,
  • step iii) where appropriate of step iii), it is possible to have on the stack of composite fabrics thus obtained a plurality of composite fabrics to carry out again steps i) to ii) where appropriate, steps i) to iii).
  • step ii) when in step ii) the stack of composite fabrics is compressed, the assembly constituted by the first stack of reinforcing fibers, the heat transfer fluid circuit and the stack of composite fabrics constituting the second stack of reinforcing fibers.
  • step d) ends with a step i) during which it is available. composite fabrics on the previous composite fabric stack.
  • step e) of the method according to the invention during which the assembly constituted by the first stack of reinforcing fibers, the circuit and the second stack of reinforcing fibers is compressed.
  • step b) is carried out as follows:
  • the reinforcing fibers are compressed by introducing vacuum, for example by covering them with a tear-off fabric, a draining fabric and a vacuum cover.
  • step e) can be carried out as follows:
  • the assembly constituted by the first stack of reinforcing fibers, the circuit and the second stack of reinforcing fibers is compressed by introducing the vacuum, and this for example by covering the second stack of reinforcing fibers with a tear-off fabric , a draining fabric and a vacuum tarpaulin;
  • thermoplastic or thermosetting resin is infused so as to impregnate the reinforcing fibers with resin.
  • the term “establish the vacuum” is meant to create a depression of the order of 1 bar.
  • this compaction step can be carried out in an autoclave.
  • the molding face of the molding tool is constituted by the face which was in contact with the support until step g) demolding.
  • account must be taken when designing the support of the retraction difference between the support and the molding tool during cooling to mold a molding surface of the molding tool of the desired shape. for molding a piece of composite material. This embodiment is preferred because it does not require machining of the molding surface of the molding tool.
  • the molding face of the molding tool is constituted by the face opposite to that which is in contact with the support until step g) demolding.
  • the method of manufacturing a molding tool then comprises an additional step of machining the molding surface of the molding tool.
  • step d) there is arranged on the circuit a second stack of reinforcing fibers such that at the end of the manufacturing process according to the invention, the height of the second stack of reinforcing fibers is substantially equal to or greater than the outer diameter of the tube of the coolant circuit.
  • the adjustment of the The amount of reinforcing fibers to be disposed of is perfectly within the reach of man, for example by means of experimental tests.
  • the circuit there is arranged on the circuit a second stack of reinforcing fibers such that at the end of the manufacturing method according to the invention, the height of the second stack of reinforcing fibers is less than the outer diameter of the tube of the coolant circuit.
  • the face opposite to the fact that it was in contact with the support until the demolding step g) then has a curled appearance. This face can not be a molding surface of the molding tool.
  • This embodiment of the invention has the advantage over the previous to be less expensive. Indeed, economies of materials (reinforcing fibers and resin) are achieved in step d) where there is less fiber reinforcement on the coolant circuit.
  • the invention also relates to a molding tool for molding a composite material part that can be obtained according to the method of manufacturing a molding tool as described above.
  • the composite material part is a part intended for the technical field of aeronautics, boating or wind power.
  • the manufacturing method according to the invention thus reconciles easy technical implementation with reduced economic costs, while not facing security problems.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the various constituent elements of the molding tool and of the heat transfer fluid circu it.
  • Figure 2 is a front view of the heat transfer fluid circuit.
  • Figure 3 is a perspective view of the various components of the molding tool and the heat transfer fluid circuit.
  • FIG. 4 is seen in various parts constituting the molding tool and the heat transfer fluid circuit along the line IV-IV of FIG. 3.
  • the reinforcing fibers are carbon fibers impregnated with an epoxy resin.
  • the volume content of the carbon fibers is between 55 and 60% relative to the volume of the mixture consisting of carbon fibers and the epoxy resin.
  • the first stack 1 of resin impregnated reinforcing fibers and the second stack 3 of resin impregnated reinforcing fibers have a curved shape according to the curvature of the molding surface of the desired molding tool.
  • Circuit 2 is in the form of a tube.
  • the constituent material of circuit 2 is INVAR ®.
  • Circuit 2 was obtained by welding INVAR® tubes by the TIG welding method (TIG being the acronym for Tungsten Inert Gas).
  • TIG being the acronym for Tungsten Inert Gas.
  • the length of the circuit 2 is about 1 m.
  • step f) of the manufacturing process of the molding tool the epoxy resin present in the first stack 1 and the second stack 3 of reinforcing fibers disperses in all of these stacks 1, 3 of reinforcing fibers and hardens.
  • a first molding tool obtained according to the manufacturing method according to the invention has been described above. It was a molding tool made of a composite material (mixture of carbon fibers and epoxy resin) comprising a heat transfer fluid circuit consisting of INVAR ®.
  • the coefficient of thermal expansion of the INVAR® is 1, 2.10 "6 K " 1 and that of the composite material consisting of the mixture of carbon fibers and epoxy resin as detailed above is 2.10 "6 K " 1 .
  • these two values of coefficient of thermal expansion are close to each other.
  • a second molding tool has been produced.
  • This second molding tool was distinguished from the first molding tool only in that the material of the tube forming the coolant circuit was made of copper. Copper has a coefficient of thermal expansion of 17.10 "6 K " 1 . Thus, for this second molding tool, the coefficient of thermal expansion of the tube material was very different from the coefficient of thermal expansion of the composite material that comprises this second molding tool.
  • the first and second molding tools were subjected to the following conditions:
  • the copper tube expanded more than the rest of the second molding screen consisting of a mixture of carbon fibers and epoxy resin.
  • the first molding tool remained intact, with no cracks and no sliding of the circuit.
  • this example shows that it is necessary to scrupulously choose the material of which the tube of the fluid circuit is formed.
  • coolant according to the composite material that comprises the molding tool namely a mixture of reinforcing fibers and resin
  • the molding tool can be subjected to the usual polymerization cycle temperatures which are generally of the order 180 ° C, without any damage (deformations, cracks, or bursting).
  • the tube material is suitably selected so that its coefficient of thermal expansion is close to that of the composite material (i.e., a blend of reinforcing fibers and a resin) that comprises the molding tool.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un outillage de moulage destiné au moulage d'une pièce en matériau composite, notamment destinée au domaine technique de l'éolien, du nautique ou de l'aéronautique. L'outillage de moulage est réalisé en un matériau composite. De plus, le circuit (2) de fluide caloporteur que comprend ledit outillage de moulage a été réalisé au cours du procédé de fabrication de l'outillage de moulage. Le circuit (2) comprend au moins un tube en un matériau à faible coefficient de dilatation thermique, avantageusement proche de celui du matériau composite.

Description

Procédé de fabrication d'un outillage de moulage destiné au moulage d'une pièce en matériau composite
L'invention concerne le domaine de l'outillage de moulage, et plus particulièrement de moulage de pièces en matériau composite de grandes dimensions, util isées notamment dans le domaine de l'aéronautique, du nautisme ou de l'éolien.
Dans certains secteurs d'activités, tels que celui de l'aéronautique, du nautisme ou de l'éolien, de nombreuses pièces, souvent de grandes dimensions, sont réalisées en matériaux composites. L'optimisation et le paramétrage de la forme de ces pièces ont fait l'objet d'études très poussées. C'est pourquoi, lors de la réalisation en série de ces pièces, et plus précisément lors de leur moulage, il est essentiel de disposer d'un outillage de moulage de qualité et de haute précision permettant d'obtenir une pièce moulée, dont la forme se conforme parfaitement aux paramètres déterminés lors de sa mise au point et ne présentant aucun défaut.
Par matériau composite, on entend dans le cadre de la présente invention, un matériau constitué :
d'une ossature (ou autrement dit d'un renfort) réalisée à partir de fibres, qui assure la tenue mécanique du matériau composite
et
d'une matrice, en l'occurrence une résine thermodurcissable ou bien une résine thermoplastique, qui assure la cohésion du matériau composite.
Lorsque la résine est une résine thermodurcissable, l'outillage de moulage doit être soumis à un cycle thermique parfaitement établi en fonction du procédé de moulage choisi et de la nature de la résine, de manière à obtenir le durcissement adéquat de la résine, de par sa polymérisation, au sein du réseau de fibres. Le cycle thermique comprend généralement les étapes suivantes :
1 ) u n e 1 iere montée en température depuis la température ambiante j usq u'à une tem pératu re d 'un 1 ier pal ier de maintien (à environ 100°C) ;
2) le maintien de la température à ce 1 ier palier de température pendant une durée déterminée ; 3) une 2ieme montée en température depuis la température du 1 ier pal ier de maintien jusqu'à une température d'un 2ieme palier de maintien (à environ 180°C) ;
4) l e m a i nti en d e l a te m pératu re à ce 2ieme pa l ier d e température pendant une durée déterminée. Au cours de cette étape s'effectue le durcissement de la résine thermodurcissable (ou autrement dit sa polymérisation ou sa réticulation) ;
5) une descente en température depuis la température du 2ieme palier de maintien jusqu'à la température de démoulage
(d'environ 60°C).
En fonction du procédé de moulage choisi, le nombre de paliers de maintien de température peut varier de 1 à 10.
Lorsque la résine est une résine thermoplastique, l'outillage de moulage doit être aussi soumis à un cycle thermique parfaitement établi en fonction du procédé de moulage choisi et de la nature de la résine, de manière à obtenir le durcissement adéquat de la résine au sein du réseau de fibres. Dans ce cas, le cycle thermique peut comprendre une seule étape de montée en température et une seule étape de refroidissement. Il n'y a pas nécessité de maintien de température tel que cela a été décrit ci-dessus dans le cas d'une résine thermodurcissable.
Penda nt l a ph ase d e refroidissement du cycle thermique, si l'outillage de moulage est réalisé en acier ou en aluminium, il exerce des contraintes mécaniques sur la pièce en matériau composite tout juste moulée. En effet, le coefficient de dilatation thermique d'un matériau composite est généralement de l'ordre de 2,5.1 0"6 K"1 soit inférieur à celui de l'acier (1 2.1 0"6 K 1) ou de l'aluminium (24.1 0"6 K"1) dont est habituellement constitué l'outillage de moulage. C'est pourquoi, lors du refroidissement, la pièce moulée en matériau composite se trouve « prise en étau » par l'outillage de moulage, du fait de la rétractation plus importante de l'outillage de moulage que celle de la pièce moulée en matériau composite. Cela peut dégrader considérablement la pièce moulée en entraînant l'apparition de fêlures, voire la briser, et ce tout particulièrement si celle-ci est de grandes dimensions. Par exemple, sur un outillage de moulage en acier d'une longueur de 4m, une rétractation de l'ordre de 7 mm peut se produire. Afin de s'affranchir de ce problème causé par la différence de rétractation entre l'outillage de moulage et la pièce moulée lors du refroidissement, il est possible d'envisager de démouler à chaud la pièce tout juste moulée, soit généralement à une température de l'ordre de 180°C. Cependant, cette solution se heurte à des problèmes de sécurité.
Il est aussi possible d'utiliser un outillage de moulage en un acier commercialisé sous la dénomination commerciale INVAR ®. En effet, l'INVAR® est un acier à coefficient de dilatation thermique de 1 ,2.10"6 K"1 qui, par conséquent, n'induit pas de contraintes mécaniques dans la pièce en matériau composite lors de l'étape de refroidissement. Cependant, cet alliage est très coûteux, de l'ordre de dix fois le coût d'un acier dont est habituellement constitué un outillage de moulage.
Il a été aussi envisagé de disposer d'un outillage de moulage réalisé lui aussi en un matériau composite. De cette façon, l'outillage de moulage et la pièce moulée étant constitués d'un même matériau, il ne se pose plus le problème causé par la différence de rétractation entre l'outillage de moulage et la pièce moulée lors du refroidissement.
En outre, la gestion des étapes du cycle thermique décrit ci-dessus est réalisée grâce à un fluide caloporteur circulant à l'intérieur de l'outillage de moulage.
Il est essentiel que la circulation du fluide caloporteur soit conçue et dimensionnée de façon à respecter les vitesses de montée et de descente en température, ainsi que les homogénéités thermiques des paliers de maintien de température.
Pour cela, il faut que :
la surface d'échange entre le fluide caloporteur et l'outillage de moulage soit suffisante pour fournir la puissance nécessaire au respect des vitesses de montée et de descente en température du cycle thermique.
- le positionnement du circuit de fluide caloporteur au sein de l'outillage de moulage soit défini précisément, afin de respecter les homogénéités thermiques aux paliers de maintien en température. De manière avantageuse, la distance entre le circuit de fluide caloporteur et la surface moulante de l'outillage de moulage doit être constante. Afin de permettre la réalisation d'un circuit du fluide caloporteur à l'intérieur de l'outillage de moulage se conformant aux exigences précitées, plusieurs solutions, telles que le forage, l'intégration de tubes ou encore le rainurage ont été mises en œuvre lors de la fabrication d'un outillage de moulage.
Cependant, ces différentes solutions présentent des inconvénients. La solution de forage qui consiste à forer des passages cylindriques dans l'outillage de moulage n'est pas adaptée à des formes de coquille complexes dont peut être constitué l'outillage de moulage. En effet, les forages étant droits, il est difficile de réaliser un passage à une distance constante de la surface moulante de l'outillage de moulage en tous points. De plus, cette technique est limitée en dimensions. La longueur droite maximale réalisable par forage est de l'ordre de 12 mètres.
La solution du rainurage et de l'assemblage consiste à réaliser des rainures dans l'outillage de moulage pour créer le passage de fluide caloporteur. Une plaque est ensuite rapportée et vissée afin de fermer le circuit de fluide caloporteur. Un joint torique est implanté à l'extérieur de ce rainurage entre la coquille de l'outillage de moulage et la plaque de manière à assurer l'étanchéité du circuit du fluide caloporteur. Cette technique est aussi limitée à des outillages de moulage de forme peu complexe. De plus, elle est réalisée par usinage et demeure coûteuse. Enfin, en fonction de la durée de vie de l'outillage de moulage, cette solution pourra nécessiter de la maintenance (par exemple le remplacement du joint torique).
Enfin, la solution de l'intégration de tubes consiste à intégrer des tubes à l'étape de réalisation du bloc matière par fonderie ou par soudure. Elle est limitée à des outillages de moulage réalisés en fonderie ou à des outillages de moulage de forme peu complexe (intégration par soudure). Par ailleurs, cette technique génère une interface thermique supplémentaire (tube) entre le fluide caloporteur et la surface moulante de l'outillage de moulage. Cela a pour conséquence de dégrader les performances thermiques (vitesse et homogénéité) de l'outillage de moulage.
En outre, au cours du moulage d'une pièce en matériau composite, l'outillage de moulage peut être soumis à des températures élevées de l'ordre de 180°C. Or, lorsqu'on soumet l'outillage à de telles températures, l'outillage de moulage, ainsi que les tubes qui sont réalisés en des matériaux différents vont avoir tendance à se dilater différemment, du fait de leurs coefficients de dilatation thermique différents. Cette différence de dilatation peut avoir les conséquences suivantes :
- Da ns certa i n s cas , l es tubes se dilatant, cela induit des déformations de l'outillage de moulage qui peuvent conduire jusqu'à des fissures, voire même à un éclatement de l'outillage de moulage. Plus la température à laquelle est soumis l'outillage de moulage est élevée, plus ces défauts s'accroissent.
- Les tubes glissent à l'intérieur de l'outillage de moulage. La qualité de la surface d'échange entre le fluide caloporteur et l'outillage de moulage n'est alors plus garantie. Du fait, du déplacement du circuit du fluide caloporteur, les homogénéités thermiques aux paliers de maintien en température ne sont plus respectées.
Une solution à ce problème de différence de dilatation thermique pourrait consister à rigidifier l'outillage de moulage, par exemple en augmentant son épaisseur. Cela permettrait en effet de diminuer la déformation induite par la d ilatation therm ique des tubes. Cependant, cette solution présente l'inconvénient d'augmenter le poids de l'outillage de moulage, ainsi que les coûts des matériaux pour le fabriquer. Autrement dit, cette solution n'est pas pleinement satisfaisante.
C'est pourquoi, lorsqu'on opte pour la réalisation du circuit de fluide caloporteur formé à partir de tubes, il est essentiel de choisir de manière appropriée le matériau dont sont constitués les tubes, afin d'éviter des détériorations qui peuvent être fatales pour l'outillage de moulage au cours de son utilisation à des températures élevées de l'ordre de 180°C.
En outre, le matériau composite, en particulier lorsqu'il est principalement constitué de fibres de carbone et de résine époxyde, est un matériau difficile à usiner. Il nécessite l'utilisation d'outils coupants spécifiques et onéreux. Par ailleurs, les poussières générées pendant l'usinage d'un tel matériau composite sont dangereuses pour l'opérateur et nécessite de prendre des précautions contraignantes.
On comprend aisément de cette description de l'état de l'art en matière d'outillage de moulage que la conception et la mise au point d'un outillage de moulage destiné au moulage d'une pièce en matériau composite se révèlent particulièrement complexes. En particulier, les procédés connus de fabrication d'outillage de moulage ne sont pas bien adaptés pour la réalisation d'un circuit de fluide caloporteur qui puisse parcourir, de manière optimale pour les échanges thermiques, toute la surface moulante de l'outillage de moulage.
La présente invention remédie à l'ensemble de ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication d'un outillage de moulage qui est parfaitement approprié au moulage de toute pièce en matériau composite.
Le procédé de fabrication d'un outillage de moulage destiné au moulage d'une pièce en matériau composite selon l'invention se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) On dispose d'un support.
b) On dispose sur le support un premier empilement de fibres de renfort qu i sont éventuellement imprégnées d'une résine thermodurcissable ou d'une résine thermoplastique.
c) On dispose sur le premier empilement de fibres de renfort un circuit comprenant au moins un tube en un matériau à faible coefficient de dilatation thermique, ledit circuit ayant la forme d'un circuit de fluide caloporteur adapté à l'outillage de moulage.
d) On dispose sur le circuit un deuxième empilement de fibres de renfort qu i sont éventuellement imprégnées d'une résine thermodurcissable ou d'une résine thermoplastique.
e) On comprime l'ensemble constitué par le premier empilement de fibres de renfort, le circuit, le deuxième empilement de fibres de renfort, et le cas échéant lorsque les fibres de renfort ne sont pas imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, on infuse une résine thermoplastique ou thermodurcissable.
f) On effectue un cycle thermique, ledit cycle thermique étant conçu de manière à durcir la résine thermodurcissable ou la résine thermoplastique pour obtenir une forme moulée.
g) On démoule la forme moulée obtenue à l'issue de l'étape f). Par circuit de fluide caloporteur adapté à l'outillage de moulage, on entend dans le cadre de la présente invention que le circuit de fluide caloporteur est adapté à :
la forme géométrique de l'outillage de moulage ;
la régulation thermique de l'outillage de moulage. A l'étape e) du procédé de fabrication selon l'invention, le cas échéant lorsque les fibres de renfort ne sont pas imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, on infuse une résine thermoplastique ou thermodurcissable de manière à imprégner de résine lesdites fibres de renfort.
De plus, l'outillage de moulage obtenu selon le procédé de fabrication de l'invention présente les avantages suivants :
- L'étanchéité du circuit du fluide caloporteur peut être vérifiée avant sa mise en place sur le premier empilement de fibres de renfort. Ainsi, cela évite le risque d'obstruction du circuit de fluide caloporteur par de la résine qui rendrait inutilisable l'outillage de moulage.
- Lors des opérations de moulage avec l'outillage de moulage obtenu selon le procédé de fabrication de l'invention, le circuit de fluide caloporteur peut être soumis à une pression élevée de l'ordre de 30 bars, sans risque de délaminage du matériau composite dont est constitué l'outillage de moulage.
- La surface du circuit de fluide caloporteur étant lisse, la perte de charge est peu élevée, car le passage du fluide caloporteur est facilité.
Par ailleurs, le procédé de fabrication selon l'invention présente l'avantage de ne pas nécessiter d'étape d'usinage du matériau composite dont il est constitué. Or, il est connu que l'usinage de matériau constitué de fibres de carbone et de résine époxyde est d ifficile et requiert l'utilisation d'outils coupants spécifiques et onéreux. Le procédé de fabrication s'affranchit de tous ces problèmes d'usinage.
Les fibres de renfort sont avantageusement choisies dans le groupe constitué par les fibres de carbone, les fibres de verre, les fibres d'aramides, les fibres métalliques (par exemple en aluminium), les fibres végétales telles que les fibres du bois et les fibres de coton, les fibres de céramique, prises seules ou en mélanges de celles-ci.
La résine thermodurcissable peut être choisie dans le groupe constitué par les résines polyesters insaturés, les résines époxyde, les résines vinylester, les rés in es phénoliques, les résines polyimides, les résines polystyryl pyrid ine .
La résine thermoplastique peut être choisie dans le groupe constitué par les polyéther éther cétone, les polyamides, les polyétherimides, les polyéthylènes, les polystyrènes, les polypropènes. Le matériau à faible coefficient de dilatation thermique du tube est avantageusement choisi parmi les matériaux dont le coefficient de dilatation thermique est inférieur à 25.10"6 K"1, de préférence compris entre 1 10"6 K"1et 3,5 10"6 K"1, encore plus préférentiellement compris entre 1 ,5 10"6 K"1et 3,5 10"6 K"1.
De manière préférée, le matériau à faible coefficient de dilatation thermique du tube est choisi dans le groupe constitué par l'acier, l'acier inoxydable, le cu ivre, le carbone, les alliages métalliques, le titane, les céramiques et les matériaux composites.
De préférence, il s'agit de l'acier, et encore plus préférentiellement de l'INVAR ®.
Le matériau du tube est choisi de manière appropriée pour que son coefficient de dilatation thermique soit proche de celui du matériau composite (à savoir un mélange de fibres de renfort et de résine) que comprend l'outillage de moulage obtenu à l'issue du procédé de fabrication selon l'invention.
Pour ce faire, dans la pratique, le coefficient de dilatation thermique du matériau composite (à savoir ce mélange de fibres de renfort et de résine) que comprend l'outillage de moulage pourra être évalué au cours de tests avant la mise en œuvre du procédé de fabrication selon l'invention. Cela permettra de choisir le matériau du tube dont le coefficient de dilatation thermique est le plus proche de celui du matériau composite ainsi évalué, et donc le plus approprié pour la fabrication de l'outillage de moulage selon l'invention.
Par coefficients de dilatation thermiques proches, on entend que la d ifférence entre ces coefficients, exprimée en valeur absolue, est avantageusement inférieure à 10, de préférence inférieure à 3.
De cette manière, lorsque l'outillage de moulage sera soumis à des cycles de polymérisation à des températures élevées au cours du moulage d'une pièce, l'outillage de moulage et les tubes formant le circuit de fluide caloporteur se dilateront sans qu'il ne se produise une différence de dilatation importante entre les matériaux qui les constituent et qui pourrait être à l'origine de glissements des tubes, voire de fissures et d'éclatement de l'outillage de moulage.
Aussi, l'outillage de moulage obtenu selon le procédé de fabrication ne posera pas de problème causé par la différence de rétractation entre l'outillage de moulage, le circuit composé d'un tube en un matériau de faible coefficient de dilatation thermique et la pièce moulée en un matériau composite lors du refroidissement, puisque les matériaux utilisés ont approxivativement la même dilatation thermique.
Enfin, du fait que le matériau du tube est choisi de manière adéquate pour que ne se pose pas le problème de différence de dilatation thermique entre le tube et le matériau composite que comprend l'outillage de moulage, le procédé selon l'invention présente aussi l'avantage de ne pas nécessiter de fabriquer un outil lage de mou lage rig ide, par exemple d'épaisseur importante. Dans u n mod e d e réa l isation avantageux de l'invention, ce matériau a en outre un allongement à la rupture supérieur à 5%. Le matériau dispose alors d'une élongation suffisante pour permettre le cintrage des tubes et ainsi réaliser un circuit du fluide caloporteur fiable.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le circuit comprend un un ique tube en un acier à faible coefficient de dilatation thermique, par exemple de l'INVAR®.
La mise en forme du circuit est réalisée par tout procédé à la portée de l'homme du métier, tel que le cintrage, le soudage, le pliage, le collage et le brasage. Une forme complexe et de grande dimension du circuit du fluide caloporteur est techniquement aisément obtenue avec le procédé de fabrication selon l'invention. En effet, le circuit de fluide caloporteur peut se présenter sous la forme d'un tube qu'on dispose avec précision sur le premier empilement de fibres de renfort pour qu'il assure parfaitement sa fonction de transport de chaleur de manière homogène au sein de l'ensemble de l'outillage de moulage.
Le procédé de fabrication d ' u n outil lage de mou lage selon l'invention propose ainsi une réalisation du circuit du fluide caloporteur au sein de l'outillage de moulage ne nécessitant pas de moyens techniques complexes, ni dangereux d'un point de vue de la sécurité.
La pièce moulée grâce à l'outillage de moulage obtenu selon le procédé de fabrication tel que décrit ci-dessus est moulée dans des conditions tout à fait adéquates de moulage, puisque l'outillage de moulage est parcouru de manière optimale par le circuit de fluide de caloporteur, et ainsi toutes les parties la pièce en matériau composite ont bénéficié des mêmes échanges thermiques.
Selon un mode de réalisation de l'invention, on dispose à l'étape b) un empilement de fibres de renfort qu i ont été imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, l'ensemble constitué par les fibres de renfort et la résine se présentant sous la forme d'un tissu composite.
Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'étape b) est réalisée en répétant successivement les opérations suivantes jusqu'à l'obtention d'un premier empilement de fibres de renfort d'une épaisseur déterminée :
i. on dispose une pluralité de tissus composites (par exemple 2 à 3) l es u n s su r l es a utres de manière à former un empilement de tissus composites ;
ii. on comprime l'empilement de tissus composites en instaurant le vide, et ce par exemple en les recouvrant d'un film perforé, d'un tissu drainant et d'une bâche à vide ;
iii. optionnellement, on soumet l'empilement de tissus composites à un cycle thermique approprié pour durcir la résine dont sont imprégnées les fibres de renfort des tissus composites.
Ainsi à l'issue de l'étape ii), le cas échéant à l'issue de l'étape iii), on peut disposer sur l'empilement de tissus composites ainsi obtenu plusieurs tissus composites pour effectuer à nouveau les étapes i) à ii), le cas échéant les étapes i) à iii).
II convient de noter qu'avec ce mode de réalisation de l'invention, il est envisageable de ne pas effectuer l'étape iii), ou bien de ne pas effectuer systématiquement cette étape iii) de durcissement de la résine, mais de répéter successivement seulement les étapes i) et ii).
En d'autres termes, dans une certaine variante de ce mode de réalisation de l'invention, la résine présente dans l'ensemble des empilements de tissus composites peut ne pas avoir été durcie à l'issue de l'étape b), si l'on a seulement répété successivement les étapes i) et ii).
Selon un mode de réalisation de l'invention, on dispose à l'étape d) un deuxième empilement de fibres de renfort qui ont été imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable (autrement dit, on dispose un empilement de tissus composites).
Selon ce m od e d e ré a l i sa t io n d e l ' éta pe d ) , o n répète successivement les opérations suivantes jusqu'à l'obtention d'un deuxième empilement de fibres de renfort d'une épaisseur déterminée : on dispose une pluralité de tissus composites (par exemple 2 à 3) les uns sur les autres de manière à former un empilement de tissus composites ;
on comprime l'em p il ement de tissus com posites en instaurant le vide, et ce par exemple en les recouvrant d'un film perforé, d'un tissu drainant et d'une bâche à vide ;
optionnellement, on soumet l'empilement de tissus composites à un cycle thermique approprié pour durcir la résine dont sont imprégnées les fibres de renfort des tissus composites,
et on achève la répétition desdites opérations i) à ii), le cas échéant i) à iii), par une étape i).
Ainsi à l'issue de l'étape ii), le cas échéant de l'étape iii), on peut disposer sur l'empilement de tissus composites ainsi obtenu une pluralité de tissus composites pour effectuer à nouveau les étapes i) à ii), le cas échéant les étapes i) à iii).
Il est à noter que lorsqu'à l'étape ii) on comprime l'empilement de tissus composites, on comprime l'ensemble constitué par le premier empilement de fibres de renfort, le circuit de fluide caloporteur et l'empilement de tissus composites constituant le deuxième empilement de fibres de renfort.
En d'autres termes, lorsqu'on répète plusieurs fois les étapes i) et ii), le cas échéant les étapes i) à iii), l'étape d) s'achève par une étape i) au cours de laquelle on dispose des tissus composites sur l'empilement de tissus composites précédent. L'étape suivante est l'étape e) du procédé selon l'invention, au cours de laquelle on comprime l'ensemble constitué par le premier empilement de fibres de renfort, le circuit et le deuxième empilement de fibres de renfort.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on réalise l'étape b) de la manière suivante :
i. On dispose des fibres de renfort sur le support ;
II On comprime les fibres de renfort en instaurant le vide, et ce par exemple en les recouvrant d'un tissu d'arrachage, d'un tissu drainant et d'une bâche à vide.
III On infuse de la résine thermodurcissable ou thermoplastique de manière à imprégner de résine les fibres de renfort. Ensuite selon ce mode de réalisation de l'invention, on peut réaliser l'étape e) de la manière suivante :
on comprime l'ensemble constitué par le premier empilement de fibres de renfort, le circuit et le deuxième empilement de fibres de renfort en instaurant le vide, et ce par exemple en recouvrant le deuxième empilement de fibres de renfort d'un tissu d'arrachage, d'un tissu drainant et d'une bâche à vide;
on infuse une résine thermoplastique ou thermodurcissable de manière à imprégner de résine les fibres de renfort.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par « instaurer le vide » qu'on crée une dépression de l'ordre de 1 bar. Pour renforcer l'effort de compression, cette étape de compactage peut être réalisée dans un autoclave.
Selon un mode de réal isation préféré de l'invention, l a face moulante de l'outillage de moulage est constituée par la face qui était en contact avec le support jusqu'à l'étape g) de démoulage. Dans ce mode de réalisation, il doit avoir été tenu compte lors de la conception du support de la différence de rétractation entre le support et l'outillage de moulage lors du refroidissement pour mouler une surface moulante de l'outillage de moulage de la forme souhaitée pour le moulage d'une pièce en matériau composite. Ce mode de réalisation est préféré car il ne nécessite pas d'usinage de la surface moulante de l'outillage de moulage.
Selon un autre mode de réalisation, la face moulante de l'outillage de moulage est constituée par la face opposée à celle qui était en contact avec le support jusqu'à l'étape g) de démoulage. Dans ce mode de réalisation, il est alors nécessaire d'effectuer des finitions de manière à obtenir la surface moulante souhaitée pour le moulage d'une pièce en matériau composite. Selon ce mode de réalisation de l'invention, le procédé de fabrication d'un outillage de moulage comprend alors une étape supplémentaire d'usinage de la surface moulante de l'outillage de moulage.
Selon un mode de réalisation de l'invention, à l'étape d), on dispose sur le circuit un deuxième empilement de fibres de renfort de telle manière qu'à l'issue du procédé de fabrication selon l'invention, la hauteur du deuxième empilement de fibres de renfort est sensiblement égale ou supérieure au diamètre externe du tube du circuit de fluide caloporteur. L'ajustement de la quantité de fibres de renfort à disposer est parfaitement à la portée de l'homme, par exemple au moyen d'essais expérimentaux.
Selon un autre mode réalisation de l'invention, on dispose sur le circuit un deuxième empilement de fibres de renfort de telle manière qu'à l'issue du procédé de fabrication selon l'invention, la hauteur du deuxième empilement de fibres de renfort est inférieure au diamètre externe du tube du circuit de fluide caloporteur. Dans ce mode de réalisation de l'invention, la face opposée à cel le qu i était en contact avec le support jusqu'à l'étape g) de démoulage a alors un aspect gondolé. Cette face ne peut pas constituer une surface moulante de l'outillage de moulage.
Ce mode de réalisation de l'invention présente l'avantage par rapport au précédent d'être moins coûteux. En effet, des économies de matières (fibres de renfort et résine) sont réalisées à l'étape d) où l'on dispose moins de fibres de renfort sur le circuit de fluide caloporteur.
En outre, des expérimentations ont démontré que l'écart entre la température maximale et la température minimale (ΔΤ) de la surface moulante était sensiblement le même, de l'ordre de 3°C, au cours d'un cycle thermique d'un procédé de moulage d'une pièce en matériau composite, et ce quelle que soit l'épaisseur du deuxième empilement de fibres de renfort imprégnées de résine. Autrement dit, ce dernier mode de réalisation décrit est avantageux d'un point de vue du coût des matières mais en outre, il est aussi performant en ce qui concerne les homogénéités de températures de la surface moulante que le mode de réalisation dans lequel la hauteur du deuxième empilement de fibres de renfort est sensiblement égale ou supérieure au diamètre externe du tube du circuit de fluide caloporteur.
L'invention concerne aussi un outillage de moulage destiné au moulage d'une pièce en matériau composite susceptible d'être obtenu selon le procédé de fabrication d'un outillage de moulage tel que décrit ci-dessus.
De manière préférée, la pièce en matériau composite est une pièce destinée au domaine technique de l'aéronautique, du nautisme ou de l'éolien.
Le procédé de fabrication selon l'invention concilie ainsi une mise en œuvre technique aisée avec des coûts économiques réduits, tout en ne se heurtant pas à des problèmes de sécurité.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en référence au dessin annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réal isation des différents éléments constitutifs de l'outillage de moulage.
La figure 1 est une vue en perspective éclatée des différents éléments constitutifs de l 'outil lage de moulage et d u circu it de fl u ide caloporteur.
La figure 2 est une vue de face du circuit de fluide caloporteur. La figure 3 est une vue en perspective des différents éléments constitutifs de l'outillage de moulage et du circuit de fluide caloporteur.
La fig u re 4 est u n e vu e en cou pe d es différents éléments constitutifs de l'outillage de moulage et du circuit de fluide caloporteur suivant la ligne IV-IV de la figure 3.
Sur la figure 1 sont représentés :
un premier empilement 1 de fibres de renfort imprégnées de résine ;
- un deuxième empilement 3 de fibres de renfort imprégnées de résine ;
un circuit 2 de fluide caloporteur
Les fibres de renfort sont des fibres de carbone imprégnées d'une résine époxyde. Le taux volumique des fibres de carbone est compris entre 55 et 60% par rapport au volume du mélange constitué de fibres de carbone et de la résine époxyde. Le premier empilement 1 de fibres de renfort imprégnées de résine et le deuxième empilement 3 de fibres de renfort imprégnées de résine ont une forme incurvée selon la courbure de la surface de moulage de l'outillage de moulage souhaitée.
Le circuit 2 se présente sous la forme d'un tube. Le matériau constitutif du circuit 2 est de l'INVAR ®. Le circuit 2 a été obtenu en soudant des tubes en INVAR® par la méthode de soudage TIG (TIG étant l'acronyme de Tungsten Inert Gas). La longueur du circuit 2 est d'environ 1 m.
Au cours de l'étape f) du procède de fabrication de l'outillage de moulage, la résine époxyde présente dans le premier empilement 1 et le deuxième empilement 3 de fibres de renfort se disperse dans l'ensemble de ces empilements 1 ,3 de fibres de renfort et durcit.
On obtient ainsi un outillage de moulage en un matériau composite de fibres de carbone et de résine époxyde qui comporte un circuit 2 destiné au transport d'un fluide caloporteur. Un premier outillage de moulage obtenu selon le procédé de fabrication selon l'invention a été décrit ci-dessus. Il s'agissait d'un outillage de moulage réalisé en un matériau composite (mélange de fibres de carbone et de résine époxyde) comprenant un circuit de fluide caloporteur constitué d'INVAR ®.
Le coefficient de dilatation thermique de l'INVAR® est de 1 ,2.10"6 K"1 et celui du matériau composite constitué du mélange de fibres de carbone et de résine époxyde tel que détaillé ci-dessus est de 2.10"6 K"1. Ainsi, ces deux valeurs de coefficient de dilatation thermique sont proches l'une de l'autre.
De plus, un deuxième outillage de moulage a été réalisé. Ce deuixème outillage de moulage se distinguait du premier outillage de moulage uniquement en ce que le matériau du tube formant le circuit de fluide caloporteur était en cuivre. Le cuivre a un coefficient de dilatation thermique de 17.10"6 K"1. Ainsi, pour ce deuxième outillage de moulage, le coefficient de dilatation thermique du matériau du tube était très différent du coefficient de dilatation thermique du matériau composite que comprend ce deuxième outillage de moulage.
On a soumis le premier et le deuxième outillages de moulage aux conditions suivantes :
- circulation d'eau dans le circuit de fluide caloporteur à une température maximale de 160°C ;
- appareil de chauffage de l'outillage de moulage à une puissance de 12 kW. La vitesse de chauffe maximale était d'environ 10°C/min.
Après 4 à 5 minutes de chauffe, on a constaté pour le deuxième outillage de moulage des fissures au niveau des angles du circuit de fluide caloporteur, ainsi qu'un glissement de ce circuit dans les parties rectilignes de celui-ci. Ces fissures et ce glissement observés proviennent de la dilatation du cuivre du circuit de fluide caloporteur.
Lors de l'élévation de température du deuxième outillage de moulage, le tube en cuivre s'est dilaté de manière plus importante que le reste du deuxième ouillage de moulage constitué d'un mélange de fibres de carbone et de résine époxyde.
Le premier outillage de moulage est demeuré intact, sans aucune fissure et aucun glissement du circuit n'a été relevé.
Ainsi, cet exemple témoigne qu'il convient de choisir de manière scrupuleuse le matériau dont est constitué le tube du circuit de fluide caloporteur en fonction du matériau composite que comprend l'outillage de moulage (à savoir un mélange de fibres de renfort et de résine) pour que l'outillage de moulage puisse être soumis aux températures usuelles de cycle de polymérisation qui sont généralement de l'ordre de 180°C, et ce sans subir aucun dommage (déformations, fissures, voire éclatement).
En ce qui concerne le matériau composite constitué d'un mélange de fibres de carbone et de résine époxyde tel que détaillé ci-dessus, à la d ifférence de l'I NVAR ®, le cuivre s'est révélé ne pas être un matériau satisfaisant pour le tube du circuit de fluide caloporteur qui est utilisé dans le cadre du procédé de fabrication selon l'invention.
Le matériau du tube est choisi de manière appropriée pour que son coefficient de dilatation thermique soit proche de celui du matériau composite (à savoir un mélange de fibres de renfort et d'une résine) que comprend l'outillage de moulage.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de fabrication d'un outillage de moulage destiné au moulage d'une pièce en matériau composite, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) On dispose d'un support.
b) On dispose sur le support un premier empilement (1 ) de fibres de renfort qui sont éventuellement imprégnées d'une résine thermodurcissable ou d'une résine thermoplastique.
c) On dispose sur le premier empilement (1 ) de fibres de renfort un circuit (2) comprenant au moins un tube en un matériau à faible coefficient de dilatation thermique, ledit circuit (2) ayant la forme d'un circuit de fluide caloporteur adapté à l'outillage de moulage.
d) On dispose sur le circuit (2) un deuxième empilement (3) de fibres de renfort qui sont éventuellement imprégnées d'une résine thermodurcissable ou d'une résine thermoplastique.
e) On comprime l'ensemble constitué par le premier empilement (1 ) de fibres de renfort, le circuit (2), le deuxième empilement (3) de fibres de renfort, et le cas échéant lorsque les fibres de renfort ne sont pas imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, on infuse une résine thermoplastique ou thermodurcissable.
f) On effectue un cycle thermique, ledit cycle thermique étant conçu de manière à durcir la résine thermodurcissable ou la résine thermoplastique pour obtenir une forme moulée.
g) On démoule la forme moulée obtenue à l'issue de l'étape f).
2. Procédé de fabrication d'un outillage de moulage selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le matériau à faible coefficient de dilatation thermique est choisi parmi les matériaux dont le coefficient de dilatation thermique est inférieur à 25.10"6 K"1.
3. Procédé de fabrication d'un outillage de moulage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau à faible coefficient de dilatation thermique est choisi dans le groupe constitué par l'acier, l'acier inoxydable, le cuivre, le carbone, les alliages métalliques, le titane, les céramiques et les matériaux composites.
4. Procédé de fabrication d'un outillage de moulage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce q ue le matériau à faible coefficient de dilatation thermique est l'INVAR®.
5. Procédé de fabrication d'un outillage de moulage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape b), les fibres de renfort ont été imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, l'ensemble constitué par les fibres de renfort et la résine se présentant sous la forme d'un tissu composite et en ce qu'on réalise l'étape b) en répétant successivement les opérations suivantes jusqu'à l'obtention d'un premier empilement (1 ) de fibres de renfort d'une épaisseur déterminée :
i. on dispose une pluralité de tissus composites les uns sur les autres de manière à former un empilement de tissus composites ;
ii. on comprime l'em pilement de tissus composites en instaurant le vide ;
iii. optionnellement, on soumet l'empilement de tissus composites à un cycle thermique approprié pour durcir la résine dont sont imprégnées les fibres de renfort des tissus composites.
6. Procédé de fabrication d'un outillage de moulage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'à l'étape d), les fibres de renfort ont été imprégnées d'une résine thermoplastique ou thermodurcissable, l'ensemble constitué par les fibres de renfort et la résine se présentant sous la forme d'un tissu composite et en ce qu'on réalise l'étape d) en répétant successivement les opérations suivantes jusqu'à l'obtention d'un deuxième empilement (3) de fibres de renfort d'une épaisseur déterminée:
i. on dispose une pluralité de tissus composites les uns sur les autres de manière à former un empilement de tissus composites ;
ii. on comprime l'em p i l em ent d e tissu s composites en instaurant le vide : iii. optionnellement, on soumet l'empilement de tissus composites à un cycle thermique approprié pour durcir la résine dont sont imprégnées les fibres de renfort des tissus composites,
et on achève la répétition desdites opérations i) à ii), le cas échéant i) à iii), par une étape i).
7. Procédé de fabrication d'un outillage de moulage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on réalise l'étape b) de la manière suivante :
On dispose des fibres de renfort sur le support ;
On comprime les fibres de renfort en instaurant le vide ;
On infuse de la résine thermodurcissable ou thermoplastique de manière à imprégner de résine les fibres de renfort.
8. Procédé de fabrication d'un outillage de moulage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on réalise l'étape e) de la manière suivante :
on comprime l'ensemble constitué par le premier empilement (1 ) de fibres de renfort, le circu it (2) et le deuxième empilement (3) de fibres de renfort en instaurant le vide ;
on infuse une résine thermoplastique ou thermodurcissable de manière à imprégner de résine les fibres de renfort.
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