Brevet FR2730665A1 — publié le 19960823

Procédé de fabrication de structures tubulaires et structure tubulaire correspondante. Le domaine de l'invention est celui de la fabrication de structures tubulaires. Plus précisément, I'invention concerne un procédé de fabrication de telles structures ne nécessitant pas de moulage et possédant un noyau permanent structurel en matériaux composites. L'invention s'applique notamment à la réalisation de mâts, d'antennes, de mèches, ou d'espars. Un premier procédé connu de fabrication de structures tubulaires consiste à enrouler des filaments ou des rubans. Un autre procédé connu consiste à mouler les espars, soit sur des moules mâles, soit sur des moules femelles. De tels procédés de fabrication présentent de nombreux inconvénients. Notamment, ces techniques sont onéreuses, car elles nécessitent un outillage sophistiqué et une main d'oeuvre qualifiée et importante. De plus, les qualités intrinsèques du stratifié final sont difficilement certifiables. L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'état de la technique. Notamment, un objectif de l'invention est de fournir un procédé de fabrication ayant un coût de mise en oeuvre peu élevé, et en particulier inférieur à celui des techniques connues. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé qui soit simple à mettre en oeuvre et qui ne nécessite pas de moyens de fabrication importants et/ou coûteux. En particulier, I'invention a pour objectif de fournir un tel procédé ne nécessitant pas l'utilisation de moule de fabrication. Encore un autre objectif de l'invention est de proposer un tel procédé permettant de produire des structures tubulaires présentant des propriétés de solidité, de souplesse, et de durée dans le temps supérieure à celles obtenues par les techniques classiques. L'invention a également pour objectif de fournir un tel procédé, qui assure une qualité homogène et certifiable des structures tubulaires réalisées. Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon la présente invention à l'aide d'un procédé de fabrication d'une structure tubulaire, comprenant les étapes suivantes: (a) obtention de N profilés, N étant supérieur ou égal à 2, chaque profilé présentant une section correspondant sensiblement à une portion de la section de ladite structure tubulaire; (b) assemblage desdits profilés à l'aide de pièces de jonction, chacune desdites pièces de jonction solidarisant deux desdits profilés, de façon à former un noyau pour ladite structure tubulaire; (c) renforcement dudit noyau de façon à former une structure tubulaire permanente. Avantageusement, lesdits profilés et/ou lesdites pièces de jonction sont de formes identiques. De façon préférentielle, N est égal à 4, et chacun desdits profilés présente une section à angle droit et correspondant sensiblement à un quart de la section dudit noyau. Dans un mode de réalisation préférentiel, lesdits profilés et/ou lesdites pièces de jonction sont obtenus par pultrusion. Avantageusement, lesdits profilés sont constitués de.fibres et de résines. Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdites pièces de jonction sont des profilés présentant une section en double U ou en T. De façon avantageuse, ladite étape de renforcement comprend au moins une des étapes suivantes: (a) collage des pièces de jonction et des profilés; (b) ajout de renforts d'ancrage locaux; (c) ajout d'au moins une couche d'un matériau destiné à isoler le noyau; (d) ajout d'un film de matériau thermorétractable, et chauffage dudit matériau thermorétractable, afin d'assurer le compactage des éléments formant ladite structure tubulaire. Selon une variante avantageuse, le matériau formant lesdites couches isolantes comprend du verre, du carbone, de l'aramide, ou du polyéthylène HM. L'invention concerne également une structure tubulaire réalisée selon le procédé décrit ci-avant et comprenant un noyau formé par un assemblage de N profilés, N étant supérieur ou égal à 2, chaque profilé présentant une section correspondant sensiblement à une portion de la section de ladite structure tubulaire, lesdits profilés étant solidarisés à l'aide de pièces de jonction, chacune desdites pièces de jonction solidarisant deux desdits profilés. Avantageusement, le noyau de ladite structure est renforcé à l'aide d'au moins un des éléments appartenant au groupe comprenant: - de la colle; - des renforts d'ancrage locaux - au moins une couche de matériau destiné à isoler le noyau; - un matériau thermorétractable. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique des différentes étapes du procédé de l'invention; - la figure 2 est un schéma illustrant la façon dont les différents éléments sont assemblés pour former le noyau de la structure tubulaire selon la présente invention; - la figure 3 représente un profilé servant à constituer le noyau de la structure tubulaire selon la présente invention; - la figure 4 représente un élément de jonction servant à assembler les profilés selon la présente invention ; et - la figure 5 illustre une étape de renforcement du noyau de la structure tubulaire selon la présente invention. L'invention concerne donc un procédé de réalisation d'une structure tubulaire, sans moule, avec un noyau permanent structurel en matériaux composites. La figure I illustre de façon schématique les différentes étapes d'un mode de réalisation préférentiel du procédé de la présente invention. D'une façon générale, I'invention consiste à assembler un noyau structurel de la forme du profil à réaliser, puis à le renforcer. Le procédé de l'invention comprend donc trois étapes principales: - une étape d'obtention 11 des éléments nécessaires à la formation du noyau de la structure tubulaire de l'invention, - une étape d'assemblage 12 de ces éléments pour former un noyau. - une étape de renforcement 13 de la structure autour de ce noyau L'étape 1 1 comprend une étape 111 d'obtention de N profilés, N étant supérieur ou égal à 2 et une étape 112 d'obtention de N éléments de jonction. Ces différents éléments peuvent notamment être obtenus par pultrusion et peuvent par exemple être constitués de résine et de fibres. La section des profilés est choisie de façon que l'assemblage final forme la structure tubulaire. La longueur des profilés correspond sensiblement à celle souhaitée pour la structure finale. Selon un autre mode de réalisation, cette longueur peut être fixe, ou choisie parmi un nombre donné de possibilités. Dans ce cas, il est envisageable d'assembler plusieurs structures tubulaires pour former le mat final. Le principe de la présente invention est d'assembler un nombre identique de profilés et d'éléments de jonction. L'étape d'assemblage 12 consiste à assembler les éléments en insérant les extrémités des profilés dans les éléments de jonction, de façon à former le noyau de la structure tubulaire. Le nombre des profilés peut être variable, mais sera avantageusement de 4, comme cela apparaîtra par la suite. L'étape de renforcement 13 comprend par exemple les étapes suivantes: - collage 131 des différents éléments, à l'aide d'une colle époxyde; - ajout 132 de renforts d'ancrage locaux; - ajout 133 d'au moins une couche isolante, constituée d'une succession de couches de tissus ou de résines (verre, carbone, aramide, polyéthylène HM...). Les tissus pourront par exemple être présentés sous forme de chaussettes que l'on viendra enfiler sur le noyau; - ajout 134 d'une couche de finition constituée de matériau thermorétractable, par exemple un film de cellophane; - chauffage du noyau, afin d'assurer le bon compactage de toutes les couches, grâce à l'action du matériau thermorétractable. Bien sûr, il est possible de supprimer une de ces étapes, ou d'en ajouter d'autres, sans sortir du cadre de la présente invention. La figure 2 est un schéma illustrant la façon dont les différents éléments sont assemblés pour former le noyau de la structure tubulaire selon la présente invention, dans le cas particulier où le noyau est formé à partir de 4 profilés en angle. La section du profilé correspondant est illustrée en figure 3 et celle de l'élément de jonction en figure 4. Afin de permettre une meilleure compréhension de l'invention, il est clair que les échelles de ces 2 figures ne sont pas identiques. Avantageusement, les éléments de jonction sont en double U, tel qu'illustré en figure 4. I1 peuvent également, par exemple, être en forme de T. Quatre profilés d'angle 211 à 214, ayant chacun une section d'un quart du profil final (tel qu'illustré en figure 4) sont assemblés au moyen de quatre éléments de jonction 221 à 224. Cependant, le noyau peut être formé d'un autre nombre de profilés. I1 est tout à fait possible, par exemple, d'assembler deux profilés d'angle, ayant chacun une section de la moitié du profil final, au moyen de deux éléments de jonction. Par ailleurs, il est clair que la forme du profilé de la figure 3 peut être modifiée. Une fois que l'assemblage de la figure est terminé, il est nécessaire de renforcer le noyau ainsi obtenu (étape 13 de la figure 1). La structure tubulaire terminée est illustrée en figure 5. Le noyau de la figure 2 est consolidé par collage, au moyen d'une colle époxyde 51. Des renforts d'ancrage locaux (non représentés) sont alors rapportés sur celui-ci. Une chaussette 52 est ensuite utilisée pour isoler le noyau, ladite chaussette 52 pouvant être constituée, par exemple, de résine et de tissus, et étant enfilée sur le noyau. Une couche de finition 53 est ensuite déposée sur l'ensemble, constituée d'un matériau thermorétractable, par exemple un film de cellophane. Enfin, l'ensemble est chauffé, et le matériau thermorétractable assure alors le bon compactage de toutes les couches. Revendications 1 . Procédé de fabrication d'une structure tubulaire, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) obtention de N profilés, N étant supérieur ou égal à 2, chaque profilé présentant une section correspondant sensiblement à une portion de la section de ladite structure tubulaire; (b) assemblage desdits profilés à l'aide de pièces de jonction, chacune desdites pièces de jonction solidarisant deux desdits profilés, de façon à former un noyau pour ladite structure tubulaire; (c) renforcement dudit noyau de façon à former une structure tubulaire permanente. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits profilés et/ou lesdites pièces de jonction sont de formes identiques. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que N est égal à 4, chacun desdits profilés présentant une section à angle droit et correspondant sensiblement à un quart de la section dudit noyau. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits profilés et/ou lesdites pièces de jonction sont obtenus par pultrusion. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits profilés sont constitués de fibres et de résines. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites pièces de jonction sont des profilés présentant une section en double U ou en T. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de renforcement comprend au moins une des étapes suivantes: (a) collage des pièces de jonction et des profilés; (b) ajout de renforts d'ancrage locaux; (c) ajout d'au moins une couche d'un matériau destiné à isoler le noyau; (d) ajout d'un film de matériau thermorétractable, et chauffage dudit matériau thermorétractable, afin d'assurer le compactage des éléments formant ladite structure tubulaire. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau formant lesdites couches isolantes comprend du verre, du carbone, de l'aramide, ou du polyéthylène HM. 9. Structure tubulaire caractérisée en ce qu'elle comprend un noyau formé par un assemblage de N profilés, N étant supérieur ou égal à 2, chaque profilé présentant une section correspondant sensiblement à une portion de la section de ladite structure tubulaire, lesdits profilés étant solidarisés à l'aide de pièces de jonction, chacune desdites pièces de jonction solidarisant deux desdits profilés. 10. Structure selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit noyau est renforcé à l'aide d'au moins un des éléments appartenant au groupe comprenant: - de la colle; - des renforts d'ancrage locaux; - au moins une couche de matériau destiné à isoler le noyau; - un matériau thermorétractable.