Brevet FR2791600A1 — publié le 20001006

! PROCEDE DESTINE A LA FABRICATION D'ELEMENTS EN MATIERE PLASTIQUE A GEOMETRIE NON INTEGRALEMENT DEVELOPPABLE RENFORCES PAR DES FIBRES L'invention concerne un procédé destiné à la fabrication d'éléments en matière plastique à géométrie non intégralement développable renforcés par des fibres, notamment à la fabrication de panneaux de revêtement intégralement renforcés, avec utilisation de la technique de préimprégnation. On sait fabriquer des éléments de ce type à partir de produits semi- finis préfabriqués par technique de préimprégnation; à savoir le panneau de peau de grande surface du panneau de revêtement et les profilés de15 raidissement destinés au renforcement intégral. En raison de la géométrie non développable des profilés de raidissement, ceux-ci doivent être laminés manuellement dans le procédé connu contrairement à la pose du panneau de peau effectuée de façon automatique, et déterminent de20 ce fait une proportion élevée de l'ensemble des coûts de fabrication des panneaux de revêtement intégralement renforcés. Le procédé par infusion de film de résine, qui est également désigné de "procédé RFI", est par ailleurs connu. Dans ce procédé, du tissu sec est enduit d'un film de résine préalablement durci dans un dispositif de durcissement, et le dispositif de durcissement ainsi équipé et mis sous vide est soumis dans un autoclave à des traitements de température et de pression appropriés pour le durcissement des éléments en matière plastique renforcés par des fibres (US-5 281 388). Le "procédé RFI" connu se limite à l'infusion de résine et au durcissement de pièces de tissu séchées; une extension de la mise en oeuvre pour des produits semi-finis préimprégnés n'est35 pas connue. L'objectif de l'invention consiste à proposer un procédé d'un coût efficace destiné à la fabrication d'éléments à géométrie non intégralement développable renforcés par des fibres.5 Cet objectif est atteint par ce procédé qui est caractérisé en ce que la partie développable de l'élément en matière plastique est préfabriquée par voie automatisée sous la forme d'un produit semi-fini préimprégné, en ce que la partie non développable de10 l'élément en matière plastique est préfabriquée sous la forme d'un produit semi-fini textile, en ce que le produit semi-fini textile enduit d'un film de résine et assemblé au produit semi-fini préimprégné est placé dans un dispositif de durcissement comportant une hotte sous15 vide flexible, et en ce que le dispositif de durcissement équipé et mis sous vide est soumis dans un autoclave à des traitements de température et de pression. Des perfectionnements de l'invention sont indiqués dans la suite de la description. Dans le cas du procédé selon l'invention, la fabrication classique par imprégnation est avantageusement combinée avec un procédé par infusion de film de résine. La partie développable de l'élément en matière plastique, par exemple le panneau de peau de25 grande surface d'un panneau de revêtement, est en l'occurrence préfabriquée selon un mode de fabrication classique en tant que produit semi-fini préimprégné. Le profilé de raidissement non développable, qui est appliqué sur le panneau de peau pour le renforcement30 intégral, est préfabriqué sous la forme d'un produit semi-fini textile. Il est enduit d'un film de résine, et assemblé au produit semi-fini préimprégné dans un dispositif de durcissement à hotte sous vide flexible. Pour l'assemblage de l'élément en matière plastique, le35 dispositif de durcissement équipé et mis sous vide est soumis dans un autoclave à des traitements de température et de pression. Lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la phase de travail très coûteuse de la mise en place et de la découpe manuelles d'un profilé de raidissement préfabriqué selon un mode de fabrication classique par préimprégnation est supprimée. Les produits semi-finis textiles utilisés selon l'invention pour la fabrication du profilé de raidissement peuvent être10 fabriqués dans une large mesure de façon automatisée, et par conséquent à un coût intéressant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins15 annexés, dans lesquels: la figure 1 illustre le principe du procédé selon l'invention à l'aide de l'exemple d'un panneau de revêtement intégralement renforcé, la figure 2 illustre un exemple d'une évolution de température et de pression appropriée pour la mise en oeuvre du procédé, et les figures 3a à 3d illustrent à l'aide d'un exemple d'un raidisseur LZ plusieurs variantes pour le positionnement du film de résine préalablement durci. La structure de procédé représentée à la figure 1 est constituée d'un dispositif de durcissement 5 comportant une hotte sous vide flexible 7, une bande d'étanchéité 8 et une tubulure d'aspiration 9, d'un produit semi-fini préimprégné 2, d'un produit semi-fini textile 3, d'un film de résine 4 et d'un outil de profilage 6.35 Le produit semi-fini préimprégné 2 présente une géométrie développable et est préfabriqué de la manière connue par technique de préimprégnation automatisée, par exemple sous la forme de tissu préimprégné. Il est appliqué sur la surface de base du dispositif de durcissement 5. En variante à la représentation de principe de la figure 1, la surface de base peut être cintrée en fonction du produit semi-fini préimprégné 2 à traiter, tel que c'est par exemple le cas d'un panneau de peau d'un panneau de revêtement. Pour des raisons de clarté de la vue d'ensemble, tous les films de séparation et de lissage habituellement utilisés en plus de la manière connue dans un dispositif de durcissement ne sont pas représentés à la figure 1; par exemple le film de séparation habituel entre la surface de base et le produit semi-fini préimprégné 2 qui y est appliqué. Le produit semi-fini textile 3 est positionné sur le produit semi-fini préimprégné 2, et est soutenu afin de ne pas être déformé pendant le déroulement du procédé par l'outil de profilage 6 pouvant à nouveau être retiré. Des20 fibres techniques sont utilisées comme matériau de base pour le produit semi-fini textile 3, dans la plupart des cas des fibres de carbone, de verre ou d'aramide. Ce matériau de base est préfabriqué en produit semi-fini textile 3 en un ou plusieurs processus de fabrication25 textile. Les processus de fabrication textile les plus courants appropriés à cet effet sont la couture, la broderie, le tressage et le tissage. Dans l'exemple représenté à la figure 1, il s'agit en ce qui concerne le produit semi-fini textile 3 d'un profilé de raidissement de ladite "forme en LZ" destiné à un panneau de revêtement. La désignation "forme en LZ" est choisie de la manière connue en fonction de la forme de la section transversale du profilé de raidissement. En variante à l'exemple représenté ici, le procédé selon35 l'invention peut être mis en oeuvre pour des produits semi-finis textiles 3 de n'importe quelles autres géométries non développables. Il est également possible d'utiliser des produits semi-finis textiles 3 constitués de plusieurs pièces partielles n'adhérant pas entre elles, qui sont assemblées dans le dispositif de durcissement. Le film de résine 4 est appliqué sur une surface libre appropriée du produit semi-fini textile 3. Les figures 3a à 3d illustrent des variantes possibles pour10 l'application du film de résine 4 préalablement durci à l'aide d'un produit semi-fini textile 3 formé en tant que raidisseur LZ destiné à un panneau de revêtement. Une application du film de résine 4 entre l'outil de profilage 6 et le produit semi-fini textile 3 serait15 inappropriée. Dans le cas de produits semi-finis textiles 3 multicouches, le film de résine 4 peut être disposé entre les différentes couches du produit semi-fini textile 3. En tant que films de résine 4, il est possible d'utiliser tous les produits devenant fluides au chauffage et qui peuvent de ce fait s'infiltrer dans des produits semi-finis textiles. La hotte sous vide flexible 7 est emboîtée sur la structure décrite ci-dessus, et rendue étanche par rapport à l'environnement avec la bande d'étanchéité 8. Le dispositif de durcissement équipé est mis sous vide par l'intermédiaire de la tubulure d'aspiration 9, de sorte que des inclusions de gaz soient aspirées du produit semi-fini textile 3 initialement encore sec, et30 qu'une infusion optimale du film de résine soit favorisée dans le produit semi-fini textile 3. Le dispositif de durcissement 5 équipé et mis sous vide est alimenté en chaleur et en pression dans un autoclave, ce qui assure au préalable, entre autres,35 l'infusion du film de résine dans le produit semi-fini textile 3, et ensuite le durcissement de l'élément complet intégralement renforcé. La figure 2 représente un exemple approprié pour le procédé selon l'invention d'une évolution de température et de pression dans l'autoclave. La courbe de température 6(t) comporte deux paliers de maintien. Le premier palier de maintien est effectué à la température 6 à laquelle la résine utilisée présente la plus faible viscosité. La durée de ce palier de maintien est définie de telle sorte que le produit semi-fini textile 3 soit infiltré par la résine. Pour le film de résine type 8552 de la société Hexcel Composites Sarl, D- 81373 Munich, (SPE-J-513-E-3025), le palier de maintien peut par exemple être effectué à 120 C pendant une durée de 30 min. Pendant le deuxième palier de maintien, la résine qui s'est infiltrée au cours du premier palier de maintien dans le produit semi-fini textile 3 est durcie. Ce durcissement est d'une durée variable en fonction du20 type de film de résine utilisé. En utilisant le film de résine type 8552 précité, le deuxième palier de maintien peut par exemple être effectué à 180 C pendant une durée de 120 min. La courbe de pression p(t) est définie de telle sorte que soient obtenues une qualité optimale pour l'élément durci, et une proportion volumique en fibres souhaitée de l'ordre de 60 %. A cet effet, l'autoclave est mis sous pression constante à l'issue de la première moitié du premier palier de maintien de la courbe de30 température 6(t). Cette pression se situe généralement entre 3 bars et 10 bars. La taille de l'élément en matière plastique 1 pouvant être fabriqué d'après le procédé selon l'invention n'est déterminée en limite supérieure que par35 la capacité des dispositifs de fabrication existants, tels que par exemple par les machines à coudre et les métiers à tisser, ou par l'autoclave. Il n'existe pas de taille minimale pour les éléments en matière plastique. L'épaisseur maximale des éléments en matière plastique dépend des types de films de résine utilisés. A partir de certaines épaisseurs, et des quantités importantes de résine infiltrées qui y sont liées, une réaction exothermique peut se produire dans la résine lors du durcissement par laquelle la résine brûle dans un cas extrême, et engendre de ce fait un élément en matière plastique inutilisable. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le produit semifini préimprégné 2 est un panneau de peau d'un panneau de revêtement de fuselage15 d'avion, et le produit semi-fini textile 3 est un profilé de raidissement en " forme de LZ " pour ce panneau de revêtement de fuselage d'avion. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé destiné à la fabrication d'un élément en matière plastique à géométrie non intégralement développable renforcé par des fibres avec utilisation de la technique de préimprégnation, caractérisé en ce que la partie développable de l'élément (1) en matière plastique est préfabriquée par voie automatisée sous la forme d'un produit semi-fini préimprégné (2), en ce que la partie10 non développable de l'élément (1) en matière plastique est préfabriquée sous la forme d'un produit semi-fini textile (3), en ce que le produit semi-fini textile (3) enduit d'un film de résine (4) et assemblé au produit semi-fini préimprégné (2) est placé dans un dispositif de5 durcissement (5) comportant une hotte sous vide flexible (7), et en ce que le dispositif de durcissement (5) équipé et mis sous vide est soumis dans un autoclave à des traitements de température et de pression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit semi-fini textile (3) est constitué de fibres de carbone, de verre ou d'aramide, et est préfabriqué par couture, broderie, tressage ou tissage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le produit semi-fini préimprégné (2) est un panneau de peau d'un panneau de revêtement de fuselage d'avion, et en ce que le produit semi-fini textile (3) est un profilé de raidissement en "forme de LZ" pour ce panneau de revêtement de fuselage d'avion.