WO2017174945A1 - Préforme pour matériaux composites comportant des angles resserrés après conformation - Google Patents

Préforme pour matériaux composites comportant des angles resserrés après conformation Download PDF

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WO2017174945A1
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mold
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Bertrand Desjoyeaux
Benjamin Provost
Sébastien LOUCHARD
Fabien DEPEUX
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Safran Nacelles
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    • B32B2305/076Prepregs

Definitions

  • the present invention relates to a preform intended to form a composite material, comprising superimposed unidirectional carbon ribbons which may be dry or impregnated with resin, as well as a mold intended to manufacture such a preform, processes for manufacturing these preforms, and a piece made of composite materials made from this preform.
  • the preform is then impregnated with a resin following a liquid composite molding process called "LCM” (Liquid Composit Molding in English), such as resin transfer molding called “RTM” (Resin Transfer Molding in English).
  • LCM Liquid Composit Molding in English
  • RTM resin transfer molding
  • the preform may be made with strips pre-impregnated with resin.
  • a light piece comprising fibers whose density and orientation are adjusted in order to obtain high mechanical strength characteristics.
  • One of the solutions is then to automatically drape the preform on a mold having a more open, and then perform a conformage of this preform, which closes this angle so as to obtain the desired final shape.
  • This solution can give a satisfactory result for thin parts, especially less than 1 mm, because at the bending zone the difference in developed lengths of the layers according to the thickness of the part is small enough not to give too much difference in length between the inner and outer layers.
  • a known solution comprises the realization by automatic draping of several elementary preforms of fibrous reinforcement whose sections are sufficiently scalable to counter the phenomenon of increasing the diameter, and having a small thickness, in order to then achieve a conformation of each of these preforms which is done without generating bead.
  • the set of these preforms is then superimposed in order, each of which has a particular shape that perfectly fits with that of the preceding layer. For each layer, the deviations of the folds caused by its positioning in the thickness of the final element are taken into account.
  • This solution has an absence of bead on the final part obtained, but requires several operations of transfer and positioning of the elementary preforms on each other, which is long, complex, and can generate defects.
  • the present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art.
  • a preform comprising several layers of textile reinforcements deposited on a mold by an automatic dispensing head and locally bonded together, which can be dry or pre-impregnated, to form a piece of composite materials after baking a impregnating resin, this piece having particular folds made by conformation of the preform after removal of the reinforcing layers, this preform being remarkable in that at the particular folds reinforcement layers comprise between at least some of they, a spacing or an absence of binding.
  • An advantage of this preform is that the spacings formed between the layers during the automatic removal of the superimposed layers, allow the layers during the final conformation of the preform closing the angle of the particular bends, to tighten towards each other.
  • the non-binding of the layers locally by stopping the heating of the ribbons facilitates the sliding of the layers together during shaping, thus avoiding the generation of beads.
  • the preform according to the invention may furthermore comprise one or more of the following characteristics, which may be combined with one another.
  • the reinforcing layers receive between them spacer inserts. These inserts easily give a calibrated spacing between the layers which allows to manage the developed length of deposited tape.
  • the spacing inserts may be provided to be laterally withdrawn prior to conformation.
  • the spacing inserts may be provided to dissolve in a solvent. These inserts are removed by a simple operation of washing the preform in the solvent.
  • the reinforcing layers comprise a binder activated by the temperature, the preform comprising at the particular folds and periphery a part where this binder is not activated, thus leaving the non-born layers.
  • the invention also relates to a mold provided for producing a preform comprising any one of the preceding characteristics, which comprises at the particular bending a recess relative to the radius directly connecting the adjacent portions of these bends.
  • This hollow makes it possible to compensate for the bends outside the additional thickness given by the superposition of the spacing inserts.
  • the invention furthermore relates to a method for manufacturing a preform comprising any one of the preceding features, comprising a step of automatically depositing reinforcing layers on a mold, with the removal of spacing inserts between certain of these layers at the particular folds, then a step of removing these inserts.
  • the invention furthermore relates to a manufacturing method comprising any one of the preceding characteristics, comprising a step of automatically depositing reinforcing layers on a mold by a depositing head, effecting the activation of a binder between these layers outside a part at the particular folds.
  • the invention furthermore relates to a piece of composite materials formed from a preform impregnated with a resin, comprising any one of the preceding features.
  • the composite material part may constitute an element of a turbojet nacelle provided for an aircraft.
  • FIG. 2 shows, in cross-section, a number of fine preforms previously shaped and then superposed in order to produce a thick preform according to the prior art
  • FIG. 3 shows in cross section a mold for making a preform according to the invention
  • FIG. 4a and 4b show the different layers of the preform deposited on the mold, respectively before and after the conformation
  • FIG. 5 shows the different layers of the preform deposited on a mold according to a variant
  • FIGS. 6a and 6b show a preform according to another variant, respectively before and after the conformation.
  • Figures 7a and 7b are detailed views of the folding of this preform.
  • Figure 1a shows a thick preform 2 comprising a constant thickness which may comprise several millimeters, formed by the superposition of several layers of textile reinforcements.
  • the preform 2 comprises folds 4 forming an internal angle of about 140 °, comprising a small connecting radius.
  • the shape of the folds 4 is given directly by the shape of a mold 10 receiving the layers successively deposited on it by an automatic depositing head.
  • the folding is limited to the angle of 140 ° because of the bulk of the automatic dispensing head, which could hardly or not be able to deposit layers within a smaller angle.
  • a conformation of the preform 2 comprising the folding of the folds 4 is performed to obtain an angle of up to 80 °.
  • a developed length of the inner layers is obtained which is reduced compared to that of the outer layers.
  • the plies of the inner layers then form bumps 6 or creases by a repulsion of the material, which constitute a disorder in the orientation of the fibers, reducing the strength of the piece.
  • FIG. 2 shows a known solution for preventing the formation of beads 6 during the manufacture of a thick preform 2 comprising accented folds 4 close to 90 °.
  • each thin preform 16 is easy to achieve by a method of automatic draping of ribbons in a mold, followed by a conformation to form accentuated folds 4 without the risk of generating creases inside.
  • Figure 3 shows a mold 10 provided for producing the previous preform 2 of Figures 1a and 1b, which comprises at the fold 4 a slight recess 22 relative to the radius 20 directly connecting the two adjacent flat portions 24 of the preform.
  • FIG. 4a shows the successive removal of the superposed layers on the mold 10, receiving at the level of the fold 4 between some of these layers, inserts 26 flat and tapered at the edges, which maintain a small space between these layers in the center of the fold, tapering to the sides. This produces a thickening of the preform 2 at the fold 4, which is reduced on each side to end at the end of the fold.
  • the inserts 26 are removed on the sides after forming the stack of layers, to leave empty spaces instead.
  • the inserts 26 are formed in a material that can dissolve in a solvent, such as a foam, for example after washing the preform with this solvent, in the same way to leave spaces instead. empty.
  • a solvent such as a foam
  • Figure 5 shows an alternative to obtain a similar preform 2, using a mold 10 having no recess in the bend 4 relative to the radius 20 directly connecting the adjacent parts.
  • the successive layers are deposited by interleaving at the level of the folds 4 between some of these layers, inserts 26 flat and tapered on the edges. In the same way, the inserts 26 are then removed or dissolved. With this method the developed length of the upper layers has been shortened, making them take a more direct route.
  • Figures 6a and 7a show a flat preform 2 formed by the superposition of layers of woven tapes impregnated with a binder.
  • the automatic depositing layer of the layers performs during removal a heating ribbon in order to achieve an activation of the binder for securing these layers together. This activation is carried out on the entire surface, except on a central strip 30 intended to form the fold.
  • a central band 30 is obtained which remains flexible, with a possibility of increased displacement in the thickness of the layers between them.
  • Figures 6b and 7b show the conformation of the preform 2 which is folded along its central strip 30, with in this band an arrangement of the layers between them allowed by the absence of binding giving freedom of movement.
  • the layers will form regular overlapping curves to absorb their differences in developed length.
  • the central strip 30 can then be heated to activate the binder of the layers of this strip in order to freeze the shapes.
  • a fold 4 is obtained which has no crease.
  • these methods are used to produce turbojet engine nacelle structure elements for aircraft, which have important requirements for resistance to mechanical stresses, lightness and aging resistance.

Abstract

Préforme comprenant plusieurs couches de renforts textiles déposées dans un moule (10) par une tête de dépose automatique et liées entre elles, qui peuvent être sèches ou pré-imprégnées, pour former une pièce en matériaux composites après cuisson d'une résine d'imprégnation, cette pièce présentant des pliages particuliers (4) réalisés par conformation de la préforme (2) après la dépose des couches de renfort, au niveau de ces pliages particuliers les couches de renfort comportant entre au moins certaines d'entre elles, un espacement ou une absence de liage.

Description

Préforme pour matériaux composites comportant des angles resserrés après conformation
La présente invention concerne une préforme prévue pour former un matériau composite, comportant des rubans de carbone unidirectionnels superposés qui peuvent être secs ou imprégnés de résine, ainsi qu'un moule destiné à fabriquer une telle préforme, des procédés de fabrication de ces préformes, et une pièce en matériaux composites réalisée à partir de cette préforme.
Pour réaliser des éléments de structure résistants et légers, en particulier dans le domaine aéronautique, il est connu de préparer une préforme textile à partir de fibres sèches, notamment des fibres de carbone, par un drapage de rubans qui sont déposés successivement pour former des couches ou plis superposés.
La préforme est ensuite imprégnée d'une résine suivant un procédé de moulage de composite liquide appelé « LCM » (Liquid Composit Molding en langue anglaise), tel que le moulage par transfert de résine appelé « RTM » (Resin Transfert Molding en langue anglaise). En variante la préforme peut être réalisée avec des rubans pré-imprégnés de résine.
Après cuisson de la résine on obtient une pièce légère, comprenant des fibres dont la densité et l'orientation sont ajustées afin d'obtenir des caractéristiques de résistance mécanique élevées.
Dans les deux cas de préforme sèche ou de préforme pré-imprégnée, il est connu d'utiliser une tête de dépose qui délivre les rubans pour les déposer automatiquement sur le moule sous forme de couches successives superposées, en suivant le profilé de ce moule.
Cependant les têtes de dépose de l'art antérieur présentent un certain encombrement, ce volume occupé peut poser un problème d'accessibilité en empêchant la tête de descendre dans des creux du moule ou des zones trop accidentée.
Ce problème se pose en particulier dans le cas d'une pièce dont la section forme un angle suffisamment resserré. L'une des solutions est alors de draper automatiquement la préforme sur un moule présentant un angle plus ouvert, et de réaliser ensuite un conformage de cette préforme, qui referme cet angle de manière à obtenir la forme finale souhaitée.
Cette solution peut donner un résultat satisfaisant pour les pièces de faible épaisseur, notamment inférieure à 1 mm, car au niveau de la zone de pliage la différence des longueurs développées des couches suivant l'épaisseur de la pièce est assez faible pour ne pas donner trop de différence de longueur entre les couches intérieures et extérieures.
Pour les pièces présentant une épaisseur plus importante, on a alors un risque de former des plissures ou bourrelets sur les couches intérieures du pliage comprenant une longueur développée trop grande par rapport à la longueur nécessaire sur la forme finale. Ces défauts réduisent les qualités mécaniques de la pièce car l'orientation et la rectitude des fibres est mal assurée. Pour pallier ce problème, une solution connue comporte la réalisation par drapage automatique de plusieurs préformes élémentaires de renfort fibreux dont les sections sont suffisamment évolutive pour contrer le phénomène d'augmentation du diamètre, et présentant une faible épaisseur, afin de réaliser ensuite une conformation de chacune de ces préformes qui se fait ainsi sans générer de bourrelet.
On superpose ensuite dans l'ordre l'ensemble de ces préformes, qui présentent chacune une forme particulière s'ajustant parfaitement sur celle de la couche précédente. On prend ainsi en compte pour chaque couche les écarts des pliages causés par son positionnement dans l'épaisseur de l'élément final.
Cette solution présente une absence de bourrelet sur la pièce finale obtenue, mais nécessite plusieurs opérations de transfert et de positionnement des préformes élémentaires les unes sur les autres, ce qui est long, complexe, et peut générer des défauts.
De plus si l'épaisseur finale du produit est importante, il peut être nécessaire de prévoir plusieurs moules différents permettant de réaliser les écarts de dimensionnement entre des couches éloignées, ce qui augmente les coûts. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure.
Elle propose à cet effet une préforme comprenant plusieurs couches de renforts textiles déposées sur un moule par une tête de dépose automatique et localement liées entre elles, qui peuvent être sèches ou pré-imprégnées, pour former une pièce en matériaux composites après cuisson d'une résine d'imprégnation, cette pièce présentant des pliages particuliers réalisés par conformation de la préforme après la dépose des couches de renfort, cette préforme étant remarquable en ce qu'au niveau des pliages particuliers les couches de renfort comportent entre au moins certaines d'entre elles, un espacement ou une absence de liage.
Un avantage de cette préforme est que les espacements formés entre les couches lors de la dépose automatique des couches superposées, permettent aux couches pendant la conformation finale de la préforme refermant l'angle des pliages particuliers, de se resserrer les unes vers les autres.
En prévoyant des espacements calculés en fonction des différences de longueur développée, suivant la position des couches dans l'épaisseur, la surlongeur pour chaque couche étant la résultante de sa position dans l'épaisseur et de l'angle de pliage, on obtient après le pliage final un ensemble de couches parfaitement superposées les unes sur les autres, sans plissure, ce qui donne un matériau composite de bonne qualité.
En variante le non-liage local des couches par un arrêt de la chauffe des rubans facilite le glissement des couches entre elles lors de la mise en forme, évitant ainsi de générer des bourrelets.
De plus ce procédé de fabrication comportant la dépose automatique de l'ensemble des couches dans un même moule, sans manipulation intermédiaire, est simple et économique.
La préforme selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
Selon un mode de réalisation, au niveau des pliages particuliers les couches de renfort reçoivent entre elles des inserts d'espacement. Ces inserts donnent facilement un espacement calibré entre les couches qui permet ainsi de gérer la longueur développée de ruban déposé.
Dans ce cas, les inserts d'espacement peuvent être prévus pour être retirés latéralement avant la conformation.
En variante les inserts d'espacement peuvent être prévus pour se dissoudre dans un solvant. Ces inserts sont retirés par une opération simple de lavage de la préforme dans le solvant.
Selon un autre mode de réalisation, les couches de renfort comportent un liant activé par la température, la préforme comprenant au niveau des pliages particuliers et en périphérie une partie où ce liant n'est pas activé, laissant ainsi les couches non-Nés.
L'invention a aussi pour objet un moule prévu pour réaliser une préforme comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui comporte au niveau des pliages particuliers un creux par rapport au rayon raccordant directement les parties adjacentes de ces pliages. Ce creux permet de compenser vers l'extérieur des pliages l'épaisseur supplémentaire donnée par la superposition des inserts d'espacement.
L'invention a de plus pour objet un procédé de fabrication d'une préforme comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant une étape de dépose automatique de couches de renfort sur un moule, avec la dépose d'inserts d'espacement entre certaines de ces couches au niveau des pliages particuliers, puis une étape de retrait de ces inserts.
L'invention a de plus pour objet un procédé de fabrication comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, comportant une étape de dépose automatique de couches de renfort sur un moule par une tête de dépose, réalisant l'activation d'un liant entre ces couches en dehors d'une partie au niveau des pliages particuliers.
L'invention a de plus pour objet une pièce en matériaux composites formée à partir d'une préforme imprégnée d'une résine, comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes.
En particulier la pièce en matériau composite peut constituer un élément d'une nacelle de turboréacteur prévue pour un aéronef. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- les figures 1 a et 1 b présentent en coupe transversale une préforme selon l'art antérieur, respectivement avant et après la conformation ;
- la figure 2 présente en coupe transversale plusieurs préformes élémentaires fines préalablement conformées, puis superposées afin de réaliser une préforme épaisse selon l'art antérieur ;
- la figure 3 présente en coupe transversale un moule pour réaliser une préforme selon l'invention ;
- les figures 4a et 4b présentent les différentes couches de la préforme déposées sur le moule, respectivement avant et après la conformation ;
- la figure 5 présente les différentes couches de la préforme déposées sur un moule suivant une variante ;
- les figures 6a et 6b présentent une préforme suivant une autre variante, respectivement avant et après la conformation ; et
- les figures 7a et 7b sont des vues de détail du pliage de cette préforme. La figure 1 a présente une préforme épaisse 2 comprenant une épaisseur constante qui peut comporter plusieurs millimètres, formée par la superposition de plusieurs couches de renforts textiles. La préforme 2 comporte des plis 4 formant un angle intérieur d'environ 140°, comprenant un petit rayon de raccordement.
La forme des plis 4 est donnée directement par la forme d'un moule 10 recevant les couches déposées successivement dessus par une tête de dépose automatique. Le pliage est limité à l'angle de 140° à cause de l'encombrement de la tête de dépose automatique, qui pourrait difficilement voire ne pourrait pas déposer des couches à l'intérieur d'un angle plus réduit.
Dans une opération suivante présentée figure 1 b, on réalise une conformation de la préforme 2 comprenant le pliage des plis 4 pour obtenir un angle allant jusqu'à 80°. On obtient au niveau des plis 4, dans le plan de coupe, une longueur développée des couches intérieures qui est réduite par rapport à celle des couches extérieures. Les plis des couches intérieures forment alors des bourrelets 6 ou plissures par un repoussement de la matière, qui constituent un désordre dans l'orientation des fibres, réduisant la résistance de la pièce.
La figure 2 présente une solution connue pour éviter la formation des bourrelets 6 lors de la fabrication d'une préforme épaisse 2 comprenant des plis accentués 4 proches de 90°.
On superpose sur un moule 10 une succession de préformes élémentaires minces 16 présentant chacune une épaisseur réduite, notamment inférieure à 1 mm, pour réaliser la préforme épaisse 2.
De cette manière chaque préforme mince 16 est facile à réaliser par un procédé de drapage automatique de rubans dans un moule, suivie par une conformation pour former les plis accentués 4 sans risquer de générer des plissures à l'intérieur.
Toutefois il faut ensuite procéder à une opération de déposes successives de chaque préforme mince 16 sur le moule 10, ce qui est long et délicat, en particulier à cause de la précision nécessaire pour les ajuster, avec des risques d'erreur.
De plus on obtient sur certaines parties des différences de longueur notables suivant le niveau des préformes minces 16, qui sont présentées sur une partie droite comprenant une longueur X sur la couche inférieure 12 et une longueur Y nettement plus grande sur la couche supérieure 14. Ces différences de longueur obligent à prévoir des moules de drapage différents pour réaliser ces préformes.
La figure 3 présente un moule 10 prévu pour réaliser la préforme précédente 2 des figures 1 a et 1 b, qui comporte au niveau du pli 4 un léger creux 22 par rapport au rayon 20 raccordant directement les deux parties planes adjacentes 24 de cette préforme.
La figure 4a présente la dépose successive des couches superposées sur le moule 10, recevant au niveau du pli 4 entre certaines de ces couches, des inserts 26 plats et effilés sur les bords, qui maintiennent un petit espace entre ces couches au centre du pli, s'amenuisant vers les côtés. On réalise ainsi un épaississement de la préforme 2 au niveau du pli 4, qui se réduit de chaque côté pour se terminer à la fin du pli.
Selon un premier mode de réalisation, les inserts 26 sont retirés sur les côtés après la formation de l'empilage des couches, pour laisser à la place des espaces vides.
Selon un deuxième mode de réalisation, les inserts 26 sont formés dans une matière qui peut se dissoudre dans un solvant, comme une mousse, par exemple après un lavage de la préforme avec ce solvant, pour de la même manière laisser à la place des espaces vides.
On réalise ensuite une conformation de la préforme 2, présentée figure
4b, qui va donner un resserrement des couches inférieures plus longues vers les couches supérieures.
En prévoyant un profil et une largeur adaptés pour chaque insert 26, on obtient un ajustement et un placage des couches les unes sur les autres qui donnent une préforme finale totalement compacte et régulière, avec une absence de plissure.
On notera qu'avec ce procédé de réalisation comprenant un creux 22 dans le moule 10, on a allongé la longueur développée des couches inférieures.
La figure 5 présente une variante pour obtenir une préforme 2 similaire, utilisant un moule 10 ne comportant pas de creux dans le pliage 4 par rapport au rayon 20 raccordant directement les parties adjacentes.
On dépose les couches successives en intercalant au niveau des plis 4 entre certaines de ces couches, des inserts 26 plats et effilé sur les bords. De la même manière on procède ensuite au retrait ou à la dissolution de ces inserts 26. Avec ce procédé on a raccourci la longueur développée des couches supérieures, en leur faisant prendre un parcours plus direct.
Enfin on réalise la conformation en pliant la préforme 2, qui va donner un resserrement des couches supérieures plus courtes sur les couches inférieures.
Les figures 6a et 7a présentent une préforme 2 plate, formée par la superposition de couches de rubans tissés imprégnés d'un liant. La tête de dépose automatique des couches réalise pendant la dépose un chauffage des rubans afin de réaliser une activation du liant permettant de solidariser ces couches entre elles. On réalise cette activation sur l'ensemble de la surface, excepté sur une bande centrale 30 destinée à former le pliage.
On obtient une bande centrale 30 qui reste souple, avec une possibilité de déplacement accru dans l'épaisseur des couches entre elles.
Les figures 6b et 7b présentent la conformation de la préforme 2 qui est pliée suivant sa bande centrale 30, avec dans cette bande un arrangement des couches entre elles permis par l'absence de liage donnant une liberté de mouvement. Les couches vont former des courbes régulières se superposant pour absorber leurs différences de longueur développée.
On peut procéder ensuite au chauffage de la bande centrale 30 pour activer le liant des couches de cette bande afin de figer les formes. On obtient un pliage 4 qui ne comporte pas de plissure.
On peut en complément réaliser pour un même pli un mixage des différents procédés présentés ci-dessus.
Avantageusement on utilise ces procédés pour réaliser des éléments de structure de nacelle de turboréacteur pour des aéronefs, présentant des exigences importantes de résistance aux contraintes mécaniques, de légèreté et de tenue au vieillissement.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Préforme comprenant plusieurs couches de renforts textiles déposées sur un moule (10) par une tête de dépose automatique et liées entre elles, qui peuvent être sèches ou pré-imprégnées, pour former une pièce en matériaux composites après cuisson d'une résine d'imprégnation, cette pièce présentant des pliages particuliers (4) réalisés par conformation de la préforme (2) après la dépose des couches de renfort, caractérisée en ce qu'au niveau des pliages particuliers (4) les couches de renfort comportent entre au moins certaines d'entre elles, un espacement ou une absence de liage.
2. Préforme selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'au niveau des pliages particuliers (4) les couches de renfort reçoivent entre elles des inserts d'espacement (26).
3. Préforme selon la revendication 2, caractérisée en ce que les inserts d'espacement (26) sont prévus pour être retirés latéralement avant la conformation.
4. Préforme selon la revendication 2, caractérisée en ce que les inserts d'espacement (26) sont prévus pour se dissoudre dans un solvant.
5. Préforme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les couches de renfort comportent un liant activé par la température, la préforme (2) comprenant au niveau des pliages particuliers (4) une partie (30) où ce liant n'est pas activé.
6. Moule prévu pour réaliser une préforme (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au niveau des pliages particuliers (4) un creux (22) par rapport au rayon (20) raccordant directement les parties adjacentes (24) de ces pliages.
7. Procédé de fabrication d'une préforme selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de dépose automatique de couches de renfort sur un moule (10), comprenant la dépose d'inserts d'espacement (26) entre certaines de ces couches au niveau des pliages particuliers (4), puis une étape de retrait de ces inserts.
8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de dépose automatique de couches de renfort sur un moule (10) par une tête de dépose, réalisant l'activation d'un liant entre ces couches en dehors d'une partie (30) au niveau des pliages particuliers (4).
9. Pièce en matériaux composites formée à partir d'une préforme (2) imprégnée d'une résine, caractérisée en ce que cette préforme est selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
10. Pièce en matériaux composites selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle constitue un élément d'une nacelle de turboréacteur prévue pour un aéronef.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2573774A (en) * 2018-05-16 2019-11-20 Univ Of The West Of England Bristol Composite joint

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3018286B1 (fr) * 2014-03-10 2016-05-27 Aircelle Sa Preforme tissee pour realiser un renfort circonferentiel ou torique a section en omega

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2244453A (en) * 1990-04-04 1991-12-04 Dowty Aerospace Gloucester Laying up table
JP2007297753A (ja) * 2006-04-03 2007-11-15 Toyota Industries Corp 三次元繊維構造体の製造方法
WO2008070621A2 (fr) * 2006-12-04 2008-06-12 The Boeing Company Dispositif de tension pour structures composites
WO2014184474A1 (fr) * 2013-05-17 2014-11-20 Aircelle Procédé de fabrication de pièces composites non planes
EP3034283A1 (fr) * 2014-12-18 2016-06-22 Airbus Operations Limited Procédé de fabrication d'une structure composite laminaire

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202012100180U1 (de) * 2012-01-18 2013-04-22 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2244453A (en) * 1990-04-04 1991-12-04 Dowty Aerospace Gloucester Laying up table
JP2007297753A (ja) * 2006-04-03 2007-11-15 Toyota Industries Corp 三次元繊維構造体の製造方法
WO2008070621A2 (fr) * 2006-12-04 2008-06-12 The Boeing Company Dispositif de tension pour structures composites
WO2014184474A1 (fr) * 2013-05-17 2014-11-20 Aircelle Procédé de fabrication de pièces composites non planes
EP3034283A1 (fr) * 2014-12-18 2016-06-22 Airbus Operations Limited Procédé de fabrication d'une structure composite laminaire

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2573774A (en) * 2018-05-16 2019-11-20 Univ Of The West Of England Bristol Composite joint
WO2019219662A1 (fr) * 2018-05-16 2019-11-21 University Of The West Of England, Bristol Joint composite

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