Brevet FR2685249A1 — publié le 19930625

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PALE DE SOUFFLANTE EN MATERIAU COMPOSITE ET OUTILLAGE DE MOULAGE La présente invention concerne un procédé pour mouler un article en matériau composite ayant des profils différents de chaque côté, notamment une pale de soufflante en matériau composite. On connaît déjà des procédés pour réaliser des articles en matériau composite selon lesquels on empile des plis de pré-imprégnés entre un gabarit et une membrane imperméable aux gaz et on chauffe l'ensemble dans un autoclave en aspirant les gaz hors du volume enclos par ladite membrane. FR 2 530 538 décrit un procédé de fabrication de matériau composite dans lequel des pré-imprégnés sont placés sur une forme chauffée On recouvre le tout d'un film microporeux, d'un matériau respirant et d'une membrane imperméable On fait le vide par aspiration puis on chauffe la forme pour dégazer d'abord la résine, puis la cuire La cuisson se fait à la pression atmosphérique Ce procédé est particulièrement adapté aux pièces "formant peau", pour lesquelles le profil supérieur suit, à l'épaisseur du stratifié près, le profil intérieur. FR 2 574 343 décrit également un procédé de fabrication de pièces en matériau composite, notamment des pièces aux formes anguleuses Les pré-imprégnés séparés par des films subissent un premier traitement de mise en forme par cuisson partielle Puis on enlève les films, et on empile les pré-imprégnés préformés entre un gabarit et une membrane imperméable et l'ensemble est alors placé dans un autoclave et chauffé Dans ce cas aussi, la pièce obtenue a une épaisseur homogène. L'état de la technique est également illustré par FR 2 526 011, qui concerne un procédé de fabrication d'un panneau feuilleté verreplastique, et FR 2 459 118 qui décrit un procédé pour mouler à haute température, sous pression dans un autoclave, une ou plusieurs feuilles de pré-imprégnés à base de résine thermodurcissable et de fibres. Les pièces composites réalisées par les procédés décrits dans les documents précédents, sont cuites en autoclave o la pression permettant le compactage du stratifié est isostatique. Cependant ces procédés présentent l'inconvénient de n'assurer la géométrie parfaite du profil que du côté du gabarit, du fait de la présence de produits d'environnement, films plastiques, tissus et feutres de verre, entre les pré-imprégnés et la membrane Ces procédés sont donc plus particulièrement adaptés aux pièces "formant peau" pour lesquelles le profil supérieur suit, à l'épaisseur du stratifié près, le profil intérieur Aussi, on ne peut avoir recours à ces procédés pour réaliser des pièces à double profil, telles que des aubes de soufflante. Actuellement pour réaliser des pales en matériau composite, les plis de pré-imprégnés sont empilés dans un moule, puis un poinçon vient comprimer ces plis, assurant ainsi le profil supérieur de la pièce La cuisson se fait sous presse, laquelle transmet en conséquence un effort axial, ce qui ne donne pas entièrement satisfaction. Le but de la présente invention est d'apporter des améliorations au procédé pour mouler sous vide et sous pression isostatique un article en matériau composite, selon lequel on empile des plis de pré-imprégnés entre un gabarit et une membrane imperméable aux gaz et on chauffe l'ensemble dans un autoclave en aspirant les gaz hors du volume enclos par ladite membrane, de manière à pouvoir fabriquer par ce procédé des articles ayant des profils différents de chaque côté, notamment des pales de soufflante en matériau composite. L'invention atteint son but par le fait que l'on utilise dans ce procédé un gabarit sous forme d'un noyau rigide, ledit gabarit présentant une paroi latérale et une surface supérieure ayant une forme complémentaire à l'un des profils de l'article à réaliser, et sur laquelle les plis du pré-imprégné sont superposés, et par le fait qu'on interpose, entre la membrane imperméable et la superposition de pré-imprégnés, une coquille semi-rigide dont la surface intérieure a une forme complémentaire à l'autre profil de l'article à réaliser, ladite coquille comportant une jupe susceptible de coulisser librement le long de la paroi dudit gabarit et des moyens pour évacuer les gaz hors du volume délimité par ladite coquille et ledit gabarit. Grâce à cette coquille mobile par rapport au noyau, l'article est à côte finie à la fin de la cuisson et la pression de compactage s'exerce uniformément sur toutes les surfaces de l'article. La présente invention concerne également un outillage de moulage pour la mise en oeuvre du procédé. Cet outillage comprend un gabarit sous forme d'un noyau rigide présentant une paroi latérale et une surface supérieure ayant une forme complémentaire à l'un des profils de l'article à réaliser, et une coquille semi-rigide comportant une jupe susceptible de coulisser librement le long de la paroi latérale dudit gabarit et des moyens pour évacuer les gaz du volume délimité par ladite coquille et ledit gabarit, ladite coquille présentant une surface intérieure ayant une forme conjuguée à l'autre profil de la pièce à réaliser. Avantageusement, le pourtour de la jupe est renforcé. Avantageusement, la coquille comporte des raidisseurs. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une coupe transversale de l'outillage de moulage utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention avant la mise en place de la membrane imperméable, la figure 2 représente une coupe transversale de l'outillage de moulage de la figure 1, après la cuisson de l'article en matériau composite en autoclave, et la figure 3 montre en perspective un mode de réalisation de la coquille utilisée pour la fabrication d'une pale de soufflante. Les dessins montrent un mode de réalisation d'un outillage de moulage utilisé pour la fabrication d'un article en matériau composite comportant des profils différents des deux côtés, notamment une pale de soufflante, par le procédé de cuisson en autoclave. Cet outillage de moulage 1 comporte, d'une part, un gabarit 2 qui se présente sous la forme d'un noyau dont une extrémité présente une surface 3 conformée à un profil de l'article à réaliser, et, d'autre part, une coquille ou couvercle 4 présentant une jupe 5 pouvant coulisser le long de la paroi latérale 6 du gabarit 2 La section intérieure de la jupe 5 est sensiblement égale à la section transversale du noyau 2 La paroi supérieure 7 de la coquille 5 présente une surface inférieure conformée à l'autre profil de l'article à réaliser. De préférence, le gabarit 2 présente dans sa partie inférieure une embase 8 destinée à permettre la fixation d'une membrane 9 imperméable aux gaz. Le noyau 2 et la coquille 4 sont réalisés en un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique égal à celui de l'article à réaliser Ce matériau est de préférence un matériau composite, en carbone époxy Ceci permet de réaliser une coquille 4 dont la paroi supérieure 7 est à la fois très fine pour la transmission de la pression et très rigide, pour l'obtention du profil de l'article à réaliser, ainsi qu'un outillage de moulage 1 léger et peu onéreux A titre indicatif, la paroi supérieure 7 a une épaisseur moyenne de 0,5 mm. Les plis des pré-imprégnés 10 sont empilés sur la surface 3 supérieure du noyau 2. L'épaisseur des plis 10 et l'empilage sont calculés de telle sorte que l'article fini soit à "côte finie" après la cuisson. La coquille 4 est ensuite disposée au-dessus de l'empilage des pré-imprégnés 10 comme on le voit sur la figure 1. 1 La hauteur de la jupe 5 est calculée pour que la coquille 4 recouvre la partie haute du noyau 2 pour éviter tout glissement et fuite du matériau à compacter. La membrane 9 est ensuite fixée de manière étanche sur l'embase 8 du noyau 2 et l'ensemble est introduit dans un autoclave Cette membrane 9 est imperméable aux gaz et elle est équipée de moyens, en soi connus, destinés à aspirer les gaz hors du volume enclos par ladite membrane Il faut noter que la membrane 9 entoure complètement la coquille 4 et que celle-ci peut coulisser librement le long de la paroi latérale 6 du noyau 2 sous l'action de la pression régnant dans l'autoclave. La coquille 4 comporte des évents de dégazage 11 permettant l'évacuation des gaz de cuisson issus des pré-imprégnés 10. Le pourtour inférieur 12 de la jupe 5 est renforcé pour éviter à la coquille 4 de s'ouvrir sous l'effet de la pression La coquille 4 comporte de plus sur sa face supérieure des raidisseurs 13. Au cours de la cuisson, la pression régnant dans l'autoclave s'exerce uniformément sur toute la surface extérieure de la coquille 4 L'empilage des pré-imprégnés 10 perd environ un tiers de son volume, c'est-à-dire un tiers de son épaisseur initiale La hauteur de la paroi latérale 6 du noyau 2 est évidemment suffisante pour permettre un coulissement libre de la coquille 4. Après cuisson et démontage de l'outillage de moulage 1, il ne reste plus qu'à ébavurer l'article obtenu. REVENDICATIONS 1 Procédé pour mouler un article en matériau composite ayant des profils différents de chaque côté, notamment une pale de soufflante, selon lequel on empile des plis de pré-imprégnés ( 10) entre un gabarit ( 2) et une membrane ( 9) imperméable aux gaz et on chauffe l'ensemble dans un autoclave en aspirant les gaz hors du volume enclos par ladite membrane ( 9), caractérisé en ce qu'on utilise un gabarit ( 2) sous forme d'un noyau rigide, ledit gabarit présentant une paroi latérale ( 6) et une surface supérieure ( 3) ayant une forme complémentaire à l'un des profils de l'article à réaliser et sur laquelle les plis de pré-imprégnés ( 10) sont superposés, et en ce qu'on interpose, entre la membrane ( 9) imperméable et la superposition des pré-imprégnés ( 10), une coquille ( 4) semi-rigide dont la surface intérieure a une forme complémentaire à l'autre profil de l'article à réaliser, ladite coquille comportant une jupe ( 5) susceptible de coulisser librement le long de la paroi ( 6) dudit gabarit ( 2) et des moyens ( 11) pour évacuer les gaz hors du volume délimité par ladite coquille ( 4) et ledit gabarit ( 2). 2 Outillage de moulage pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un gabarit ( 2) sous forme d'un noyau rigide présentant une paroi ( 6) latérale et une surface supérieure ( 3) ayant une forme complémentaire à l'un des profils de l'article à réaliser, et une coquille ( 4) semi-rigide comportant une jupe ( 5) cylindrique susceptible de coulisser librement le long de la paroi ( 6) cylindrique dudit gabarit ( 2) et des moyens ( 11) pour évacuer les gaz du volume délimité par ladite coquille ( 4) et ledit gabarit ( 2), ladite coquille ( 4) présentant une surface intérieure ayant une forme conjuguée à l'autre profil de l'article à réaliser. 3 Outillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pourtour ( 12) de la jupe ( 5) est renforcé. 4 Outillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la coquille ( 4) présente des raidisseurs ( 13) sur sa face supérieure. Outillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gabarit ( 2) et la coquille ( 4) sont réalisés en carbone/époxy.