WO2019106311A1 - Procede de realisation d'une piece comportant un profil creux en materiaux composites et piece obtenue a partir du procede - Google Patents

Procede de realisation d'une piece comportant un profil creux en materiaux composites et piece obtenue a partir du procede Download PDF

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Adrien MARCHANDISE
Luc TALBOURDET
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Absolute Composite
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a part comprising a hollow profile made of composite materials.
  • the invention also relates to a part comprising a hollow profile made of composite materials obtained from the process.
  • the invention proposes a solution to overcome the aforementioned drawbacks with a method for repeatedly performing parts whose mechanical properties are controlled.
  • the invention relates to a method for producing a part comprising a hollow profile made of composite materials, characterized in that it comprises the following steps:
  • the hollow profile made of composite materials so as to integrate an expandable element adapted to occupy, once expanded, a vacant space in the hollow profile, the expandable element comprising at least one gas pocket, the pocket being tight and expandable and encapsulated at least partially in a rigid envelope at least partially fusible, compacting from outside the room, compacting from inside the room by expansion of the expandable element, in a partial state of fusion of the envelope, so delayed compared to compaction of the outside of the room.
  • Compaction of a component in a given direction is understood to mean a reduction in the thickness of this component in the given direction.
  • Compaction is understood to mean from the inside compacting produced by a mechanical pressure exerted on a face in look with the hollow of the profile.
  • Compaction from the outside is understood to mean compacting achieved by mechanical pressure exerted on one face facing the outside or the periphery of the part.
  • gas bag means a quantity of gas trapped in the expandable element.
  • the gas under consideration may be a pure gas or an assortment of several compounds.
  • the gas pocket is an amount of air trapped in the expandable element when it is designed for ambient atmosphere.
  • Fusible casing means an envelope capable of passing, by means of a temperature and / or pressure change, from a rigid state, that is to say an indeformable state, to a soft state, that is, ie deformable.
  • the envelope is for example polymer.
  • Such a gas bag has the advantage of expanding under the effect of a decrease in external pressure or an increase in temperature, which makes it possible to trigger compaction from the inside remotely, once the hollow profile closed.
  • the expansion of such a gas pocket also allows to exert a uniform pressure all around.
  • the encapsulation of the gas bag in a rigid casing makes it possible to confer a specific shape on the gas bag, in particular to constitute a drape surface for the second portion of the profile.
  • the fusible character of the casing makes it possible not to stop the expansion of the expandable element under the effect of the gas bag.
  • Compaction from the inside following compaction from the outside makes it possible to obtain a composite material profile with good mechanical strength and to limit the risk of delamination or deformation of the plies. Moreover, such a method allows the production of a linear piece or bent in one piece without assembly especially at the elbow, which limits the areas of weakness in the room. In addition, the expandable element closes any pores of the composite material and provides a good surface of the workpiece.
  • the second portion of the profile is draped in a second mold part before being assembled with the first portion of the profile.
  • the step of compacting from the outside comprises a firing of the part in a first temperature range, for example in an oven or in an autoclave.
  • the first temperature range is determined so that the expandable element does not expand in this first range of temperatures. temperatures and so that the composite materials do not freeze.
  • the sixth step of the method comprises the association Ef of the first part of the mold 21 and a second part of the mold 22 to encompass the part 1.
  • the first part of the mold 21 and the second part of the mold 22 are not joined. Indeed, they will join only at the end of the next stage of compaction from the outside, when the part 1 will be at the desired external dimensions.
  • Compaction from outside also includes closing a mold around the profile of the room.
  • a mechanical pressure P is exerted, for example by a press, on the mold tending to bring the first portion of the mold 21 and the second portion of the mold 22 as compaction of the components of composite material.
  • the first part of the mold 21 and the second part of the mold 22 are joined and the part 1 is at the desired external dimensions.
  • compacting from the inside is performed at the same temperature as compaction from the outside but compaction from the inside is triggered after a cooking time greater than the cooking time required for compaction since the outside.
  • expandable elements have the common feature of expanding at a temperature above the temperature at which the composite material freezes, that is to say at the crosslinking point of the binder or the thermosetting or thermoplastic polymer of the prepreg.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de réalisation d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites comprenant les étapes suivantes : formation du profil creux en matériaux composites de manière à intégrer un élément dilatable adapté pour occuper, une fois dilaté, un espace vacant dans le profil creux, l'élément dilatable comportant au moins une poche de gaz (151), la poche étant étanche et dilatable et encapsulée au moins partiellement dans une enveloppe (152) rigide au moins partiellement fusible; compactage (Eg) depuis l'extérieur de la pièce; compactage (Eh) depuis l'intérieur de la pièce par dilatation de l'élément dilatable, dans un état partiel de fusion de l'enveloppe, de manière différée par rapport au compactage de l'extérieur de la pièce. L'invention concerne également une pièce obtenue à partir du procédé.

Description

PROCEDE DE REALISATION D'UNE PIECE COMPORTANT UN PROFIL CREUX EN MATERIAUX COMPOSITES ET PIECE OBTENUE A PARTIR DU
PROCEDE
1. Domaine de 1 ' invention
L'invention concerne un procédé de réalisation d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites. L' invention concerne également une pièce comportant un profil creux en matériaux composites obtenue à partir du procédé .
2. Art antérieur
De nombreuses applications par exemple dans le domaine nautique, aéronautique ou dans le domaine de l'énergie nécessitent la réalisation de pièces alliant légèreté et résistance mécanique. Aussi ces domaines utilisent-ils classiquement des pièces avec un profil creux en matériaux composites.
Cependant, les procédés de fabrication de telles pièces ne permettent pas une maîtrise suffisamment fine de la structure interne des pièces pour garantir un dimensionnement optimal. En effet, une forte variabilité est observée dans les propriétés mécaniques des pièces d'une même série.
Une manière d'augmenter la résistance mécanique d'un composant réalisé par superposition de plis en matériaux composites est de compacter le composant selon la direction de superposition des plis. Dans le cas d'une pièce au profil creux, il est nécessaire de compacter le profil depuis l'extérieur et depuis l'intérieur du profil pour obtenir une résistance optimale. Cependant, le compactage simultanément depuis l'extérieur et depuis l'intérieur entraîne une déformation des plis. Or l'orientation des plis conditionne la résistance mécanique de la pièce. Ainsi, les procédés existants ne permettent pas une maîtrise suffisamment fine des propriétés mécaniques des pièces réalisées.
3. Objectifs de l'invention
L'invention propose une solution visant à pallier les inconvénients précités avec un procédé permettant de réaliser de manière répétable des pièces dont les propriétés mécaniques sont maîtrisées.
4. Résumé de l'invention
L'invention concerne un procédé de réalisation d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites caractérisé en ce qu' il comprend les étapes suivantes :
formation du profil creux en matériaux composites de manière à intégrer un élément dilatable adapté pour occuper, une fois dilaté, un espace vacant dans le profil creux, l'élément dilatable comportant au moins une poche de gaz, la poche étant étanche et dilatable et encapsulée au moins partiellement dans une enveloppe rigide au moins partiellement fusible, compactage depuis l'extérieur de la pièce, compactage depuis l'intérieur de la pièce par dilatation de l'élément dilatable, dans un état partiel de fusion de l'enveloppe, de manière différée par rapport au compactage de l'extérieur de la pièce.
On entend par compactage d'un composant selon une direction donnée, une réduction de l'épaisseur de ce composant dans la direction donnée.
On entend par compactage depuis l'intérieur un compactage réalisé par une pression mécanique exercée sur une face en regard avec le creux du profil. On entend par compactage depuis l'extérieur un compactage réalisé par une pression mécanique exercée sur une face en regard avec l'extérieur ou la périphérie de la pièce.
On entend par « poche de gaz » une quantité de gaz prisonnière de l'élément dilatable. Le gaz considéré peut être un gaz pur ou un assortiment de plusieurs composés. Par exemple, la poche de gaz est une quantité d'air emprisonnée dans l'élément dilatable lors de sa conception à atmosphère ambiante .
On entend par enveloppe fusible, une enveloppe apte à passer, au moyen d'un changement de température et/ou de pression, d'un état rigide, c'est-à-dire indéformable, à un état mou, c'est-à-dire déformable. L'enveloppe est par exemple en polymère .
Une telle poche de gaz présente l'avantage de se dilater sous l'effet d'une diminution de pression extérieure ou d'une augmentation de température, ce qui permet de déclencher le compactage depuis l'intérieur à distance, une fois le profil creux fermé. La dilatation d'une telle poche de gaz permet en outre d'exercer une pression uniforme sur tout son pourtour .
L'encapsulation de la poche de gaz dans une enveloppe rigide permet de conférer une forme déterminée à la poche de gaz afin notamment de constituer une surface de drapage pour la deuxième portion du profil. Le caractère fusible de l'enveloppe permet de ne pas enrayer la dilatation de l'élément dilatable sous l'effet de la poche de gaz.
Un tel procédé présente l'avantage d'être automatisable avec l'utilisation par exemple d'un outil de placement de fibre automatisé pour la formation du profil creux en matériaux composites et l'utilisation d'un outil d'impression additive pour la réalisation de l'élément dilatable. Le compactage extérieur peut être réalisé par une presse robotisée et par une cuisson programmée ou par autoclave tout comme le compactage intérieur. Le caractère automatisable permet de limiter le coût de main d'œuvre et de garantir une meilleure répétabilité. Une meilleure répétabilité permet en particulier de maîtriser la qualité des composants en matériaux composites afin de garantir un dimensionnement adapté aux sollicitations mécaniques imposées à la pièce au cours de son utilisation pour prévenir tout risque de détérioration ou de rupture. Le compactage depuis l'extérieur permet de garantir une géométrie externe à la cote sans avoir recours à un usinage. Le compactage depuis l'intérieur consécutif au compactage depuis l'extérieur permet d'obtenir un profil en matériaux composites de bonne tenue mécanique et de limiter les risques de délaminage ou de déformation des plis. Par ailleurs, un tel procédé permet la réalisation d'une pièce linéaire ou coudée d'un seul tenant sans assemblage en particulier au niveau du coude, ce qui limite les zones de fragilité dans la pièce. En outre, l'élément dilatable vient boucher les porosités éventuelles du matériau composite et permet d'obtenir un bon état de surface de la pièce.
Selon une réalisation particulière de l'invention, l'étape de formation du profil creux comporte les étapes élémentaires suivantes :
placement d'un élément dilatable dans une première portion du profil, l'élément dilatable étant adapté pour occuper, une fois dilaté, un espace vacant dans le profil creux, association de la première portion du profil avec une deuxième portion du profil, de manière à former le profil creux en intégrant l'élément dilatable.
Un tel procédé permet de réaliser la pièce par simple empilement de composants ce qui facilite l'automatisation du procédé .
Selon des variantes de réalisation, le procédé comporte en outre le placement d'éléments de renfort dans la première portion du profil. Les éléments de renfort sont typiquement un barreau central, ou un barreau périphérique placé par exemple au niveau du bord de fuite, réalisés en matériaux composites .
Selon une réalisation particulière de l'invention, le procédé comporte en outre l'étape initiale suivante avant l'étape élémentaire de placement d'un élément dilatable : réalisation de la première portion du profil par drapage d'au moins un pli en matériaux composites dans la concavité d'une première partie de moule.
Le drapage de l'au moins un pli pour former la première portion du profil présente l'avantage de pouvoir être réalisé par placement de fibres automatisé. Une telle technique de drapage présente l'avantage de permettre la fabrication de pièces haut de gamme, de par la légèreté et la robustesse des matériaux composites, à des cadences importantes. Le placement de fibre automatisé permet la réalisation de pièces relativement complexes, par exemple de pièces comportant un coude ou des courbures dans la limite de rayons de courbure compatibles avec la taille de la tête du robot de placement de fibre. Selon une réalisation particulière de l'invention, l'étape élémentaire d'association de la première portion du profil avec une deuxième portion du profil est réalisée par drapage d'au moins un pli en matériaux composites formant la deuxième portion du profil directement sur la première portion du profil équipée de l'élément dilatable. La réalisation de la deuxième portion de profil directement sur la première portion de profil équipée de l'élément dilatable permet de garantir aisément un bon positionnement de la deuxième portion de profil par rapport à la première portion de profil. En outre, l'encombrement nécessaire à la réalisation de la pièce est limité dans la mesure où toutes les actions sont concentrées autour de la première portion du profil. Le drapage de l'au moins un pli pour former la deuxième portion du profil présente l'avantage de pouvoir être réalisé par placement de fibres automatisé. Selon une variante dans le cadre de cette réalisation, le pli formant la première portion du profil est réalisé de manière à s'étendre au-delà du moule en une extension dans le but, une fois la deuxième portion du profil assemblée avec la première, de recouvrir au moins partiellement le pli de la deuxième portion du profil avec l'extension de manière à constituer un soyage.
Selon une variante, la deuxième portion du profil est drapée dans une deuxième partie de moule avant d' être assemblée avec la première portion du profil.
Selon une réalisation particulière de l'invention, l'étape de compactage depuis l'extérieur comprend une cuisson de la pièce dans une première gamme de températures, par exemple dans une étuve ou en autoclave. La première gamme de températures est déterminée de manière que l'élément dilatable ne se dilate pas dans cette première gamme de températures et de manière que les matériaux composites ne se figent pas. Un tel compactage par l'extérieur permet d'augmenter la résistance mécanique des composants en matériaux composites et d'atteindre une géométrie extérieure aux cotes désirées.
Selon une réalisation particulière de l'invention, l'étape de compactage depuis l'extérieur comprend la fermeture d'un moule autour du profil de la pièce. Ainsi, une pression mécanique est exercée, par exemple par une presse, sur le moule tendant à rapprocher deux parties du moule au fur et à mesure du compactage du matériau composite. Un tel compactage par l'extérieur permet d'augmenter la résistance mécanique des composants en matériaux composites et d'atteindre une géométrie extérieure aux cotes désirées.
Selon une réalisation particulière de l'invention, le compactage depuis l'intérieur comprend une cuisson de la pièce dans une deuxième gamme de températures, par exemple dans une étuve ou en autoclave. Le déclenchement du compactage depuis l'intérieur est thermosensible. Dans le cas d'un compactage depuis l'extérieur puis d'un compactage depuis l'intérieur dans deux gammes de températures différentes, le procédé n'implique pas de manipulation entre les deux compactages ce qui en simplifie la réalisation. Typiquement, la deuxième gamme de températures est plus élevée que la première gamme de températures.
Selon une réalisation particulière de l'invention, la deuxième gamme de température est identique à la première gamme de température et le compactage depuis l'intérieur se déclenche au bout d'un temps de cuisson supérieur au temps de cuisson nécessaire au compactage depuis l'extérieur. Cette variante permet de limiter la plage de températures utilisée afin de simplifier le procédé et d'éviter toute détérioration de composant avec la température.
Selon une réalisation particulière de l'invention, l'élément dilatable comporte une mousse expansible sous l'effet de la chaleur. La mousse présente l'avantage de pouvoir être usinée à la forme désirée. La mousse combine le caractère dilatable et le caractère rigide permettant de constituer une surface de drapage pour la deuxième portion du profil. La mousse comporte par exemple une matrice formant des cellules fermées remplies de gaz, la matrice étant apte à se déformer au-delà d'une certaine pression du gaz dans les cellules fermées. Les cellules constituent alors les poches de gaz de l'élément dilatable et la matrice constitue l'enveloppe rigide au moins partiellement fusible.
L' invention concerne également une pièce comportant un profil creux en matériaux composites caractérisée en ce que le profil creux intègre un élément dilatable adapté pour occuper, une fois dilaté, un espace vacant dans le profil creux, l'élément dilatable comportant au moins une poche de gaz, la poche étant étanche et dilatable et encapsulée au moins partiellement dans une enveloppe rigide au moins partiellement fusible, la pièce ayant subi un compactage depuis l'extérieur et l'élément dilatable étant apte à être dilaté, dans un état partiel de fusion de l'enveloppe, de manière différée par rapport au compactage depuis 1 ' extérieur .
L' invention peut être utilisée dans le domaine nautique et en particulier celui de la construction navale, dans le domaine aéronautique ou dans le domaine de l'énergie, en particulier celui de l'éolien ou des énergies marines.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages innovants ressortiront de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 représente un organigramme détaillant les étapes Ea à Eh d'un procédé de fabrication d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites selon un mode de réalisation de l'invention ;
Les figures 2a à 2h représentent schématiquement une vue en coupe transversale de la pièce à l'issue respectivement des étapes Ea à Eh du procédé de la figure 1 ;
Les figures 3a et 3b représentent schématiquement une vue en coupe transversale d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites respectivement avant et après dilatâtion d'éléments dilatables selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
Les figures 4a et 4b représentent schématiquement une vue en coupe transversale d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites respectivement avant et après dilatâtion d'éléments dilatables selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
Les figures 5a et 5b représentent schématiquement une vue en coupe transversale d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites respectivement avant et après dilatâtion d'éléments dilatables selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; et
Les figures 6a et 6b représentent schématiquement une vue en coupe transversale d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites respectivement avant et après dilatation d'éléments dilatables selon un quatrième mode de réalisation de 1 ' invention .
6 . Description détaillée
La figure 1 représente un organigramme détaillant les étapes Ea à Eh d'un procédé de fabrication d'une pièce 1 comportant un profil creux en matériaux composites selon un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 2a à 2h représentent schématiquement une vue en coupe transversale de la pièce 1 à l'issue respectivement des étapes Ea à Eh du procédé de la figure 1.
La première étape du procédé comprend la réalisation Ea d'une première portion du profil 11 par drapage d'au moins un pli en matériaux composites dans la concavité d'une première partie de moule 21. Dans l'exemple de la figure 2a, la pièce 1 présente une forme ayant une section transversale d'aile d'avion. La pièce 1 s'étend selon une direction principale d'élongation dite longitudinale et perpendiculaire au plan transversal. La pièce 1 peut comporter au moins un coude dans un plan longitudinal. La pièce 1 est par exemple un appendice dans le domaine nautique comme un safran, une dérive, une quille, un foil, ou un élément de voilure dans le domaine aéronautique ou encore une pale d'éolienne ou d' hydrolienne .
Dans le cas illustré, le drapage de l'au moins un pli est réalisé par placement de fibres automatisé. Les fibres sont par exemple des fibres de carbone, des fibres de verre ou des fibres synthétiques. Selon différentes variantes, les fibres sont des fibres sèches munies d'un liant, ou des fibres pré-imprégnées de polymère thermodurcissable ou thermoplastique. Le drapage comprend classiquement le chauffage du liant ou du polymère des fibres pendant et/ou après la réalisation de l'au moins un pli. Le liant est par exemple une résine époxyde.
En variante, le drapage peut être réalisé manuellement .
La deuxième étape du procédé comprend le placement Eb d'un premier élément de renfort 13 dans la première portion du profil 11. Dans l'exemple de la figure 2b, le premier élément de renfort 13 est un barreau central obtenu par drapage de plis successifs en matériaux composites de manière localisée au centre, les plis étant réalisés directement sur le ou les plis de la première portion du profil 11.
En variante, la pièce peut comporter un nombre différent d'éléments de renfort ou pas de renfort du tout.
La troisième étape du procédé comprend le placement Ec d'un élément dilatable 15 dans la première portion du profil, l'élément dilatable 15 étant adapté pour occuper, une fois dilaté, un espace vacant dans le profil creux. Dans l'exemple de la figure 2c, la pièce 1 comporte deux éléments dilatables 15 placés directement sur le ou les plis de la première portion du profil 11 de part et d'autre du barreau central 13 de manière à former la section en forme d'aile d'avion. Les éléments dilatables 15 sont en sous cote par rapport au barreau central 13 pour ne pas s'opposer à son compactage par l'extérieur, ce qui implique un décroché entre le bord supérieur du barreau central 13 et le bord supérieur des éléments dilatables 15, avant compactages depuis l'extérieur et depuis l'intérieur. En revanche, après compactages depuis l'extérieur et depuis l'intérieur, le barreau central 13 a été compacté et les éléments dilatables 15 se sont dilatés pour occuper tout l'espace vacant dans le profil creux et les contours du profil sont sans décroché au niveau des transitions entre le barreau central 13 et les éléments dilatables 15.
La quatrième étape du procédé comprend le placement Ed d'un deuxième élément de renfort 14 dans la première portion du profil 11. Dans l'exemple de la figure 2d, le deuxième élément de renfort 14 est un barreau de bord de fuite réalisé en amont de la quatrième étape et déposé dans un emplacement dédié situé sur la première portion du profil 11 et adjacent à un élément dilatable 13. En variante, le deuxième élément de renfort 14 peut être obtenu par drapage de plis successifs en matériaux composites de manière localisée au niveau du bord de fuite, les plis étant réalisés directement sur le ou les plis de la première portion du profil 11. Dans ce dernier cas, le placement du deuxième élément de renfort 14 est réalisé avant le placement des éléments dilatables.
La cinquième étape du procédé comprend l'association Ee de la première portion du profil 11 avec une deuxième portion du profil 12. Dans l'exemple de la figure 2e, la deuxième portion de profil 12 est obtenue par drapage d' au moins un pli en matériaux composites directement sur la première portion du profil 11 équipée des éléments dilatables 15. Le premier élément de renfort 13 et le deuxième élément de renfort 14 ainsi que les éléments dilatables 15 comportent chacun une face supérieure dont la juxtaposition forme une surface de drapage pour la réalisation de la deuxième portion du profil 12. Le drapage de l'au moins un pli de la deuxième portion du profil 12 est réalisé de préférence mais non limitativement avec la même technique de drapage et avec les mêmes matériaux composites que la première portion du profil 11.
La sixième étape du procédé comprend l'association Ef de la première partie du moule 21 et d'une deuxième partie du moule 22 pour englober la pièce 1. Dans l'exemple de la figure 2f, à l'issue de cette étape, la première partie du moule 21 et la deuxième partie du moule 22 ne sont pas jointives. En effet, elles ne seront jointives qu'à l'issue de l'étape suivante de compactage par l'extérieur, lorsque la pièce 1 sera aux cotes extérieures souhaitées.
La septième étape comprend le compactage Eg depuis l'extérieur de la pièce. Dans l'exemple de la figure 2g, le compactage depuis l'extérieur comprend une cuisson de la pièce dans une première gamme de températures, par exemple par autoclave ou dans une étuve. Dans le cas d'un profil en carbone et en résine époxyde, la cuisson est réalisée à une température permettant le compactage du matériau composite, c'est-à-dire la polymérisation de la résine, sans pour autant atteindre le point où le matériau composite se fige, point de réticulation (« gel point » selon le terme anglais) de la résine correspondant à un durcissement définitif. La première gamme de températures est déterminée de manière que l'élément dilatable 15 ne se dilate pas dans cette première gamme de températures.
Le compactage depuis l'extérieur comprend également la fermeture d'un moule autour du profil de la pièce. Ainsi, une pression mécanique P est exercée, par exemple par une presse, sur le moule tendant à rapprocher la première partie du moule 21 et la deuxième partie du moule 22 au fur et à mesure du compactage des composants en matériau composite. A l'issue de cette étape, la première partie du moule 21 et la deuxième partie du moule 22 sont jointives et la pièce 1 est aux cotes extérieures souhaitées.
La huitième étape comprend le compactage Eh depuis l'intérieur de la pièce 1 par dilatation de l'élément dilatable 15 de manière différée par rapport au compactage Eg depuis l'extérieur de la pièce. Dans l'exemple de la figure 2h, le compactage Eh depuis l'intérieur comprend une cuisson de la pièce dans une deuxième gamme de températures. Ainsi, le déclenchement du compactage Eh depuis l'intérieur est thermosensible. Pour réaliser le compactage Eh depuis l'intérieur, les éléments dilatables 15 se dilatent sous l'effet de la chaleur et viennent exercer une pression P' sur les composants adjacents parmi lesquels la première portion du profil 11, la deuxième portion du profil 12 et les éléments de renfort 13 et 14. La dilatation des éléments dilatables 15 qui viennent, dans un état partiel de fusion, au contact des composants adjacents permet également de boucher les porosités éventuelles des composants adjacents en matériau composite et permet d'obtenir un bon état de surface de la pièce 1.
En variante, le compactage depuis l'intérieur est réalisé à la même température que le compactage depuis l'extérieur mais le compactage depuis l'intérieur se déclenche au bout d'un temps de cuisson supérieur au temps de cuisson nécessaire au compactage depuis l'extérieur. Aux figures suivantes sont détaillés plusieurs types d'éléments dilatables pouvant être utilisés, de manière non limitative, dans le cadre de l'invention. Ces éléments dilatables ont pour caractéristique commune de se dilater à une température supérieure à la température à laquelle le matériau composite se fige, c'est-à-dire au point de réticulation du liant ou du polymère thermodurcissable ou thermoplastique du pré-imprégné .
Les figures 3a et 3b représentent schématiquement une vue en coupe transversale d'une pièce 1 comportant un profil creux en matériaux composites respectivement avant et après dilatation d'éléments dilatables selon un premier mode de réalisation de l'invention. Chaque élément dilatable comporte une mousse 153 expansible sous l'effet de la chaleur. La mousse 153 comporte par exemple une matrice formant des cellules fermées remplies de gaz, la matrice étant apte à se déformer au-delà d'une certaine pression du gaz dans les cellules fermées. Les cellules constituent alors les poches de gaz de l'élément dilatable et la matrice constitue l'enveloppe rigide au moins partiellement fusible. Chaque élément dilatable en mousse 153 est usiné en sous- cote par rapport aux éléments de renfort pour ne pas s'opposer à leur compactage par l'extérieur et pour ne pas fausser les cotes externes. Chaque élément dilatable en mousse 153 est conçu pour se dilater afin d'occuper tout l'espace disponible suite au compactage par l'intérieur. Une mise sous vide ou une cuisson en étuve ou en autoclave entraîne une expansion du gaz contenu dans les cellules fermées, le gaz exerce alors une pression qui tend à dilater la matrice. Ainsi, une pression de compactage est exercée depuis l'intérieur de la pièce 1 sur la première portion du profil 11, la deuxième portion du profil 12 et sur les éléments de renfort 13 et 14.
Les figures 4a et 4b représentent schématiquement une vue en coupe transversale d'une pièce l' comportant un profil creux en matériaux composites respectivement avant et après dilatation d'éléments dilatables selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les éléments dilatables comportent chacun une poche de gaz 151', la poche étant étanche et dilatable. La poche de gaz 151' est encapsulée dans une enveloppe 152' rigide au moins partiellement fusible. Dans l'exemple, l'enveloppe est un compartiment en polymère obtenu par un procédé d' impression additive (impression 3D) . Chaque compartiment 152' est en sous-cote par rapport aux éléments de renfort 13' et 14' pour ne pas s'opposer à leur compactage par l'extérieur et pour ne pas fausser les cotes externes. Le compartiment 152' est conçu pour se dilater afin d'occuper tout l'espace disponible suite au compactage par l'intérieur. Une poche de gaz est par exemple une bâche à vide cylindrique. Une mise sous vide ou une cuisson en étuve ou en autoclave entraîne une expansion des poches de gaz 151', lesquelles exercent une pression à l'intérieur du compartiment 152'. Le compartiment 152', sous l'effet de la chaleur fond partiellement ce qui le rend apte à se dilater pour exercer une pression sur les composants adjacents. Ainsi, une pression de compactage est exercée depuis l'intérieur de la pièce l' sur la première portion du profil 11', la deuxième portion du profil 12' et sur les éléments de renfort 13' et 14' .
Les figures 5a et 5b représentent schématiquement une vue en coupe transversale d'une pièce l'' comportant un profil creux en matériaux composites respectivement avant et après dilatation de d'éléments dilatables selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Chaque élément dilatable comporte une poche de gaz 151'', la poche étant étanche et dilatable comme dans le deuxième mode de réalisation de l'invention. La poche de gaz 151'' est encapsulée partiellement dans une enveloppe 152'' rigide au moins partiellement fusible. En effet, à la différence de l'enveloppe 152' du deuxième mode de réalisation, l'enveloppe 152'' dans ce troisième mode de réalisation est ouverte sur une partie en contact avec la première portion du profil 11'' et fermée sur une partie en contact avec la deuxième portion du profil 12'' et avec les éléments de renfort 13'' et 14''. En effet, le compactage par l'intérieur de la première portion du profil peut être réalisé lors du drapage de la première portion du profil, par exemple par une pression exercée par la tête de drapage de l'outillage. La partie de l'enveloppe en contact avec la deuxième portion du profil 12'' et avec les éléments de renfort 13'' et 14'' est fermée afin de garantir la forme de l'élément dilatable et d'offrir une surface de drapage pour la réalisation de la deuxième portion du profil 12''. Le caractère ouvert de l'enveloppe rigide facilite l'encapsulation de la poche de gaz 151' ' .
Les figures 6a et 6b représentent schématiquement une vue en coupe transversale d'une pièce l' ' ' comportant un profil creux en matériaux composites respectivement avant et après dilatation d'éléments dilatables selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. Chaque élément dilatable comporte plusieurs poches de gaz 151''' ou billes de gaz, les poches étant étanches et dilatables. Les poches de gaz 151''' ou billes de gaz sont encapsulées dans une enveloppe 152''' rigide au moins partiellement fusible à l'instar de ce qui est proposé dans le deuxième mode de réalisation ou dans le troisième mode de réalisation. Dans le cas d'une enveloppe 152''' rigide ouverte, l'ouverture nécessaire pour faciliter l'encapsulation des billes de gaz est de taille réduite par rapport à l'ouverture nécessaire pour une seule poche de gaz.
L' invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que la personne de l'art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation d'une pièce comportant un profil creux en matériaux composites caractérisé en ce qu' il comprend les étapes suivantes :
formation du profil creux en matériaux composites de manière à intégrer un élément dilatable adapté pour occuper, une fois dilaté, un espace vacant dans le profil creux, l'élément dilatable comportant au moins une poche de gaz (151', 151'', 151'''), la poche étant étanche et dilatable et encapsulée au moins partiellement dans une enveloppe (152', 152'', 152''') rigide au moins partiellement fusible, compactage (Eg) depuis l'extérieur de la pièce, compactage (Eh) depuis l'intérieur de la pièce par dilatation de l'élément dilatable, dans un état partiel de fusion de l'enveloppe, de manière différée par rapport au compactage de l'extérieur de la pièce.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de formation du profil creux comporte les étapes élémentaires suivantes :
placement (Ec) d'un élément dilatable dans une première portion du profil, l'élément dilatable étant adapté pour occuper, une fois dilaté, un espace vacant dans le profil creux,
association (Ee) de la première portion du profil avec une deuxième portion du profil, de manière à former le profil creux en intégrant l'élément dilatable .
3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape initiale suivante avant l'étape élémentaire de placement (Ec) d'un élément dilatable: réalisation (Ea) de la première portion du profil par drapage d'au moins un pli en matériaux composites dans la concavité d'une première partie de moule.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que l'étape élémentaire d'association (Ee) de la première portion du profil avec une deuxième portion du profil est réalisée par drapage d'au moins un pli en matériaux composites formant la deuxième portion du profil directement sur la première portion du profil équipée de l'élément dilatable.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de compactage (Eg) depuis l'extérieur comprend une cuisson de la pièce dans une première gamme de températures .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de compactage (Eg) depuis l'extérieur comprend la fermeture d'un moule autour du profil de la pièce.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le compactage (Eh) depuis l'intérieur comprend une cuisson de la pièce dans une deuxième gamme de températures.
8. Procédé selon la revendication 7 lorsqu'elle dépend de la revendication 5, caractérisé en ce que la deuxième gamme de température est identique à la première gamme de température et en ce que le compactage (Eh) depuis l'intérieur se déclenche au bout d'un temps de cuisson supérieur au temps de cuisson nécessaire au compactage (Eg) depuis l ' extérieur .
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément dilatable comporte une mousse (153) expansible sous l'effet de la chaleur.
10. Pièce (1, 1', l'', l''') comportant un profil creux en matériaux composites caractérisée en ce que le profil creux intègre un élément dilatable (15) adapté pour occuper, une fois dilaté, un espace vacant dans le profil creux, l'élément dilatable comportant au moins une poche de gaz (151', 151'', 151'''), la poche étant étanche et dilatable et encapsulée au moins partiellement dans une enveloppe (152', 152'', 152''') rigide au moins partiellement fusible, la pièce ayant subi un compactage depuis l'extérieur et l'élément dilatable (15) étant apte à être dilaté, dans un état partiel de fusion de l'enveloppe, de manière différée par rapport au compactage depuis l ' extérieur .
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