Brevet FR2587534A1 — publié le 19870320

Le secteur technique de la présente invention est celui des procédés d'obtention de zones électriquement conductrices sur une pièce non-conductrice par exemple en matériau composite. On sait déjà réaliser des pistes conductrices sur des matériaux non conducteurs. Ainsi, on connatt un procédé qui consiste à rapporter simplement par collage des pistes conductrices métalliques sur la pièce. Ce procédé ne donne toutefois pas satisfaction en raison des tolérances dimensionnelles et d'ajustement entre la piste métallique et la pièce, difficiles à maîtriser. De plus, en raison de la présence indispensable d'un insert de liaison avec la source de courant, il est difficile d'assurer une jonction mécanique fiable entre l'insert et la piste. Au bout de quelque temps d'utilisation, la tenue mécanique et l'étanchéité ne sont plus assurées. Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de pistes conductrices sur une pièce non-conductrice permettant de pallier les inconvénients précités. L'invention a donc pour objet un procédé d'obtention d'une zone électriquement conductrice sur une pièce nonconductrice, caractérisé en ce qu'on interpose un amas de fibres de carbone jointives, entre deux bandes d'un tissu en matériau composite/ pour constituer une piste conductriceJet en ce qu'on recouvre une face de l'ensemble obtenu à l'aide d'une couche de fibres non-conductrices imprégnées de résine polymérisable. Selon une réalisation, la piste conductrice peut être intdgrée aux bandes de tissu par tissage mixte de fibres de carbone et de fibres du matériau composite. Selon une autre r#alisation, on peut abord disposer les fibres de carbone pour constituer la piste de conductriceg puis on réalise les bandes du tissu à l'aide de fibres du materiau composite imprégnées de résine polysSrisablee Avantageuser#nt, les fibres du matériau composite peuvent être des fibres de verre et la résine polyadrisable une résine epoxy. Cette technique permet de réaliser une piste conductrice de forme quelconque sur une pièce non conductrice et d'isoler électriquement une face de cette pièce à l'aide d'une couche de résine. La piste peut être positionnée de manière précise par rapport à la pièce avec une très grande cohésion. Selon une application du procédé, å la fabrication d'un corps tubulaire muni d'au moins une piste conductrice sur sa surface interne, on place, après tissage, le tissu obtenu sur un mandrin de façon à assurer une jonction bord à bord ou un recouvrement de la piste, puis on applique au moins un plot métallique sur la piste, enfin on réalise la couche de fibres non conductrices par enroulement filamentaire. Selon une autre application, on dispose sur un mandrin la piste conductrice de fibres de carbone et les bandes du tissu en fibres de matériau composite selon la technique de l'enroulement filamentaire, en ce qu'on applique au moins un plot métallique sur la piste et en ce qu'on réalise la couche de fibres non-conductrices selon la technique de l'enroulement filamentaire. Selon encore une autre application, on peut réaliser trois pistes conductrices disposées à distance l'une de l'autre. Le produit alors obtenu peut être un corps de vérin pneumatique à indexation automatique du piston sur une piste. Les pistes sont donc totalement intégrées à la structure du piston et ne modifient pas l'étanchéité du vérin. Celles-ci forment une boucle fermée reliée à la source extérieure de courant par un plot qui n'affecte pas la cohésion mécanique de la piste. Enfin, le procédé selon l'invention permet d'obtenir un corps dont l'alésage possède une très bonne continuité géomé- triquez des caractéristiques mécaniques élevées, et est étanche aux gaz de la même manière qu'une structure composite normale. Selon l'invention, plusieurs pistes peuvent être réalisées de façon économique selon des techniques classiques et on peut mattriser facilement leur espacement, ce qui permet d'assurer un positionnement électrique précis d'une pièce par rapport à une autre. D'autres avantages de l'invention seront mieux com pris à l'aide du complément de description qui va suivre qui illustre des exemples concrêts de réalisation en relation avec un dessin sur lequel - la figure 1 représente un support non conducteur muni de pistes conductrices, - la figure 2 illustre une étape de la fabrication d'une pièce cylindrique creuse ou corps de vérin, - la figure 3 illustre un exemple d'application du corps de vérin. L'élément 1, représenté sur la figure 1, est une matrice organique dont on désire, sur une de ses faces, intégrer un conducteur. Cet élément 1 peut être en fibres isolantes du type verre-aramide (de dimension et d'épaisseur quelconque) et est constitué de deux bandes 2 et 3 encadrant une piste conductrice 4. Cette piste 4 est constituée de fibres de carbone (HT ou HM) selon la largeur, la forme ou le dessin voulu. Sur la figure, la piste est réalisée sous forme d'une bande étroite rectiligne. A titre indicatif, la largeur de la piste peut être inférieure à 3 mm. On réalise l'intégration de la piste et des bandes 2 et 3 par tissage mixte des fibres de verre-aramide et des fibres de carbone et on s'arrange pour que le diamètre de toutes les fibres soit approximativement le même.On obtient ainsi un tissu souple dont la mise en forme ultérieure peut être quelconque par exemple plane ou cylindrique. Pour obtenir une pièce plane, le tissu est placé après confection d'une ou plusieurs pistes sur un support plan. La conduction peut être assurée soit par les extrémités des pistes de carbone, soit par des plots ou inserts. Dans ce dernier cas, ceux-ci sont plaqués contre les pistes de carbone et on recouvre la surface libre du tissu d'une ou plusieurs couches de fibres non-conductrices imprégnées de résine polymérisable. Bien entendu, on peut procéder par étalement d'une couche de résine époxy renfermant des fibres de verre. L'état de surface peut être amélioré par des techniques usuelles ou par compression à l'aide d'une presse. Sur la figure 2, on a représenté un mandrin 5 suscep tible d'être entratné en rotation sur lequel on place le tissu 1. On voit que ce tissu comprend trois pistes conductrices 6, 7 et 8 réalisées par un tissage mixte. La jonction doit être réalisée soit bord à bord, soit par recouvrement. Dans les deux cas, il est facile de mettre en contact les extrémités de chacune des pistes. Toutefois, il est possible de réaliser plus simplement le tissu 1. Pour cela, on place d'abord les pistes 6, 7 et 8 par enroulement d'une fibre de carbone selon la largeur désirée par rotation du mandrin 5. La continuité de la piste est donc assurée. Puis, on réalise un enroulement de fibres de verre imprégnées de résine époxy de façon à obtenir les bandes 2, 3, 2a et 3a, de même épaisseur que les pistes 6, 7 et 8, et adhérentes à celles-ci. On laisse polymériser et on applique alors les inserts 9, 10 et 11 sur les pistes. La forme externe de la pièce est ensuite réalisée#ar un enroulement filamentaire de fibres de verre imprégnées de résine époxy, à la fois sur les bandes et les pistes, d'épaisseur adéquate, représenté en coupe sur la figure 3. Les pistes électriques ainsi réalisées sont totalement intégrées à la structure composite de la pièce et sont isolées électriquement entre elles sous plusieurs centaines de volts. Malgré l'imprégnation de résine, on a constaté que la résistance de contact à la surface des pistes existe toujours et est inférieure à quelques ohms. D'autre part, aucune oxydation ne se produit dans le temps. Sur la figure 3, on a représenté une coupe partielle d'un corps de vérin 12 à l'intérieur duquel coulisse un piston 13. Ce piston est muni d'un système d'indexation, comme par exemple une bille 14 soumise à l'action d'un ressort 15. Sur le dessin, on voit l'élément 1 dans lequel est insérée la piste 6, l'insert 9 et l'enroulement 16. Ce dernier peut être réalisé en une ou plusieurs couches comme le montre la figure. Chaque piste réalise un contact franc avec la bille 14, ce qui permet de repérer ou d'indexer le piston 13 par rapport au corps 12. Le corps de vérin ainsi réalisé est étanche à l'air sous une pression de 6.105 Pa, peut être fabriqué en série, donc dans des conditions économiques plus avantageuses. REVENDICATIONS 1- Procédé d'obtention d'au moins une zone (4) électriquement conductrice sur une pièce non-conductrice (1), caractérisé en ce qu'on interpose un amas de fibres de carbone jointives entre deux bandes (2,3) d'un tissu en matériau composite pour constituer une piste conductrice et en ce qu'on recouvre une face de l'ensemble obtenu à l'aide d'une couche de fibres nonconductrices imprégnées de résine polymérisable. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la piste conductrice est intégrée aux bandes de tissu par tissage mixte de fibres de carbone et de fibres du matériau composite. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on place d'abord les fibres de carbone pour constituer la piste de conductrice et en ce qu'on réalise les bandes du tissu à l'aide de fibres du matériau composite imprégnées de résine polymérisable. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fibres du matériau composite sont des fibres de verre et la résine polymérisable une résine époxy. 5 - Application du procédé selon la revendication 2, à la fabrication d'un corps tubulaire (12) muni d'au moins une piste conductrice sur sa surface interne, caractérisée en ce qu'on place, après tissage, le tissu obtenu sur un mandrin (13) de façon à assurer une jonction bord à bord ou un recouvrement de la piste, en ce qu'on applique au moins un plot métallique (9) sur la piste, et en ce qu'on réalise la couche de fibres non conductrices par enroulement filamentaire. 6- Application du procédé selon la revendication 3 ou 4 à la fabrication d'un corps tubulaire (12) muni d'au moins une piste conductrice (6) sur sa surface interne, caractérisée en ce qu'on dispose sur un mandrin (13) la piste conductrice de fibres de carbone et les bandes du tissu en fibres de matériau composite selon la technique de l'enroulement filamentaire, en ce qu'on applique au moins un plot métallique (9) sur la piste et en ce qu'on réalise la couche de fibres non-conductrices selon la technique de l'enroulement filamentaire. 7 - Application selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les fibres non-conductrices sont des fibres de verre ou de verre-aramide et la résine polymérisable une résine époxy. 8 - Application selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisée en ce qu'on réalise au moins trois pistes conductrices.